Reducing Circulation Currents in High Voltage Busbar System

Abstract

Busbar is a prefabricated and modular system designed for distribution and transportation of electrical energy. Busbar systems; as a need of high-rise buildings and changing production technologies in factories. In busbar systems, the carrier structure is covered with tin. It is formed by insulating aluminum or copper conductors and placing them in a metal body. Before the busbar systems were put into use, different methods were used. In classical systems, many cables with very thick cross-sections had to be connected in parallel to carry high currents. Carrying and placing the cables in these cable systems was a very challenging situation. Since it was difficult to connect the panel or switch, such a need arose and modular systems were developed. Thus, busbar energy distribution systems were put into use. The use of busbar systems, especially in large and complex structures, has facilitated the installation and use of energy distribution systems. In busbar systems, the safety of the product and the user is ensured by grounding the body. However, when the body of the busbar systems used at high voltage levels is grounded; Depending on the grounding type, voltages and currents occur on the body. Grounding the lines at one end creates voltage on the body, and in case the voltage reaches dangerous levels for both people and materials, the lines are grounded at both ends. When the lines are grounded at both ends, currents called circulation currents occur. These body currents cause an increase in temperature in the body and the selection of sections in the transmission busbar at higher sections. The lines in the busbar system developed in the study are grounded lines at both ends and are protected from body voltage. For this reason, a different approach has been introduced to reduce the circulation currents that will occur in the busbar body. In this direction, the optimum design geometry has been extracted and the optimum construction has been created.Busbar, elektrik enerjisinin dağıtılması ve taşınması için tasarlanmış olan prefabrik ve modüler bir sistemdir. Busbar sistemleri; yüksek katlı binaların ve fabrikalarda değişen üretim teknolojilerinin bir ihtiyacı olarak ortaya çıkmıştır. Sistemlerdeki taşıyıcı yapı kalay ile kaplanmaktadır. Alüminyum veya bakır iletkenlerin izole edilmesi ve metal gövde içerisine yerleştirilmesi ile oluşturulmaktadır. Busbar sistemleri kullanılmadan önce daha farklı yöntemler mevcuttu. Klasik sistemlerde yüksek akımların taşınması için çok kalın kesitli, birçok kablonun paralel olarak bağlanması gerekmekteydi. Bu kabloların taşınması ve yerleştirilmesi zorlayıcı bir durum oluşturmaktaydı. Pano veya şalterin bağlanması zor olduğundan böyle bir ihtiyaç oluştu ve modüler sistemler geliştirildi. Böylece busbar enerji dağıtım sistemleri oluşturuldu. Busbar sistemlerinin büyük ve karmaşık yapılarda kullanımı, enerji dağıtım sistemi kurulumunu ve kullanımını oldukça kolaylaştırmıştır. Bu sistemlerde ürün ve kullanıcının güvenliği, gövdenin topraklama yapılması ile sağlanmaktadır. Ancak yüksek gerilim seviyelerinde kullanılan busbar sistemlerinin gövdesi topraklandığında; gövde üzerinde topraklama tipine göre değişen, gerilim ve akımlar oluşmaktadır. Hatların tek uçtan topraklanması gövde üzerinde gerilim oluşturmakta, gerilimin hem insan hem malzemeler açısından tehlikeli seviyelere ulaşması durumunda hatlar her iki uçtan topraklanmaktadır. Hatların her iki uçtan topraklanması durumunda sirkülasyon akımları oluşmaktadır. Oluşan bu gövde akımları, gövdede sıcaklık artışına ve iletim barasındaki kesitlerin de daha yüksek kesitlerde seçilmesine neden olmaktadır. Yapılan çalışmada busbar sistemindeki hatlar her iki uçtan topraklı hatlardır ve gövde gerilimden korunmuştur. Bu sebeple busbar gövdesinde oluşacak sirkülasyon akımlarının azaltılmasına farklı bir yaklaşım getirilmiştir. Optimum tasarım geometrisi çıkarılmış ve optimum konstrüksiyon oluşturulmuştur.