Kennis over hoogspanningsconnectoren
Wat zijn hoogspanningsconnectoren (HV-connectoren)?
Volgens IEC 60050 - (IEV) 601-01-27 - wordt "hoogspanning" gedefinieerd als een spanning boven het laagspanningsniveau. Een "hoogspanningsconnector" transporteert dus stromen boven 1 kV AC / 1,5 kV DC. Natuurlijk hangt de limiet af van conventies. Om onderscheid te maken tussen individuele markten of productreeksen - bv. e-mobiliteit - worden ook andere afbakeningen tussen hoog- en laagspanning gebruikt. Connectoren met een nominale spanning van 400 of 800 V kunnen bijvoorbeeld ook HV worden genoemd.
Welke soorten hoogspanningsconnectoren zijn er?
Soorten ontwerpen:
Enkele/meerdere polen (bijv. tweepolig, U-vorm)
Afgeschermd/onafgeschermd
metalen/kunststof behuizing
schuin/recht
schroefbaar/vergrendeld
Koppelingshuis/speciale adaptervorm
Voorgeconfectioneerde aansluitkabels aan één of beide uiteinden
De contact- en kabeldiameters nemen toe met de over te brengen spanning. Gebruikelijke bovenspanningslimieten in energiedistributie en in het transmissienet zijn 6 kV / 30 kV / 110 kV en 380 kV. Momenteel komen er steeds meer stekerbare spanningsniveaus, vooral in de sector van hernieuwbare energie, d.w.z. tussen 6 kV en 30 kV. Omdat de systemen modulair zijn en snel moeten worden opgezet, is het gebruik van connectoren essentieel. Dit geldt voor systemen voor waterstofproductie, windenergie, fotovoltaïsche energie en brandstofcellen.
De vorm van de connectoren is afhankelijk van de vereiste stroombelastbaarheid en van veiligheidsaspecten tijdens installatie, gebruik en bij het in- en uitpluggen.
Hoge spanningen en relatief lage nominale stromen zijn vereist voor testsystemen in materiaal- en testtechnologie, micro- en halfgeleiderelektronica of medische en biotechnologie. Fijne, langwerpige, puntige contacten in robuuste kunststof, metalen of rubberen isolatielichamen zijn hier voldoende.
In de energiedistributie zijn hoge nominale stromen en hoge spanningen vereist. Er is speciaal gereedschap en speciaal opgeleid personeel nodig om geprefabriceerde transmissiekabels en accessoires voor het HV-niveau aan te sluiten of los te koppelen. Om de veiligheid van de operator en de elektromagnetische compatibiliteit te verhogen, worden dikke isolatoren en massieve rubberen of plastic omhulsels rond geleiders en contacten geplaatst. Dit maakt het gebruik van connectoren een beetje ingewikkeld, maar het is nog steeds mogelijk en gewild om hun voordelen te benutten op deze spanningsniveaus.
Hoe werken hoogspanningsconnectoren?
Connectoren scheiden en verbinden elektrische kabels zodat de stroom indien nodig op één punt kan worden onderbroken. De overdracht vindt plaats wanneer de bus en de pen met elkaar verbonden zijn door een positieve vergrendeling. De elektronen verplaatsen zich over de contactoppervlakken tussen de pen en de bus. De kabel wordt op het contact aangesloten met behulp van schroef-, krimp- of axiale schroeftechnologie.
HV-connectoren verschillen naargelang de vereisten van de toepassing. Als er hoge stromen en spanningen moeten worden overgedragen, zijn er grote geleiderdoorsneden nodig. Als contacten worden massieve, gedraaide cilindrische contacten van aluminium en/of koper gebruikt - in rechte of haakse uitvoeringen. Om het insteken en uitnemen te vergemakkelijken, zijn de buscontacten aan de binnenkant bekleed met ingestoken draadvlechten, roosters of hulzen, die op de pencontacten worden aangebracht en voor een gelijkmatig contact zorgen.
Voor HV-transmissie met relatief lage stromen, bijv. 30 A, worden ook ronde connectoren (bijv. M8, M12, M17 en ook niet-metrisch schroefdraad) gebruikt. Deze maken gebruik van robuuste kunststof of metalen behuizingen, isolatiebehuizingen en contacten met middelgrote of kleinere diameters (aangepaste of standaardmaten tot D-Sub).
De behuizingen van HV-connectoren zijn meestal bijzonder robuust. Het materiaal is gegoten aluminium, kunststof of siliconenrubber. Isolerende lichamen bestaan uit meerdere schalen om de speling en kruipweg te vergroten en warmteontwikkeling tegen te gaan. Afgeschermde versies worden ook beschermd door geleidend materiaal met een PE-aansluiting.
Op verschillende hightech gebieden (bijvoorbeeld in de medische technologie) worden smalle veercontactpennen in een metalen of kunststof omhulsel gebruikt als hoogstroomcontacten; de behuizingen zijn voorzien van bajonet-, schroef- of beugelsluitingen.
Wie gebruikt waar welke HV-connectoren?
Fabrikanten van transporttechnologie gebruiken HV-connectoren in de stroomafwaartse stadia naar de stroomcollector, na de transformator, voor de distributie van elektrische energie van de locomotief naar de rijtuigen, die insteekbaar en uitbreidbaar zijn. Krachtige componenten zoals transformatoren of aandrijvingen moeten ook worden voorzien van stroom, signalen en gegevens en worden geïntegreerd in de treininfrastructuur. Kabelsystemen voor stroomverdeling in de ondervloer zijn ook uitgerust met connectoren. In de spoorwegsector ligt de bovengrens voor insteekbare stroomtransformatoren momenteel rond 4,5 kV AC. Voor de transmissie van gelijkstroom liggen de bovengrenzen ongeveer 50% hoger.
Op het gebied van stroomtransmissietechnologie worden voorgeassembleerde kabels met HV-connectoren gebruikt, die afgeschermd en schroefbaar zijn. Sommige kunnen honderden kV overbrengen. Ze zijn geoptimaliseerd voor het aansluiten van schakelapparatuur en transformatoren op het voedingsnetwerk (IEC, IEEE, GB/T type). Andere toepassingsgebieden zijn onderstations, ondergrondse bekabeling, hernieuwbare energiesystemen, mijnbouw en spoorwegtechnologie en offshore platforms (olie/natuurgas).
Wat zijn de voordelen van HV-connectoren? Waarom heb je ze nodig?
Connectoren helpen om de installatie van transporttechnologie en energie-infrastructuur te versnellen en te standaardiseren. Connectoren versnellen de zaken omdat ze meer voorinstallaties mogelijk maken, processen herhaalbaar maken en kwaliteit garanderen. Ze versnellen de installatie op locatie in vergelijking met bedrading. In veel gevallen is het niet langer nodig om elektriciens op locatie aan te nemen. Installatie kan kosteneffectiever worden.
Waar moet ik op letten bij het kiezen?
Hoogspanningsconnectoren worden vaak buiten of in zware omgevingsomstandigheden gebruikt, dus zorg ervoor dat de componenten een minimale neiging tot corrosie en voldoende IP-bescherming hebben.
Hoge spanningen vormen een gevaar voor het leven van de operator. Zorg er daarom in het belang van de veiligheid van de operator voor dat de contacten veilig kunnen worden aangeraakt.
De maximale stroombelastbaarheid van de contacten is afhankelijk van de betreffende toepassing; pas de kabel- en contactdoorsneden hierop aan.
Bij HV-connectoren moeten grote vrije ruimte- en kruipwegen worden aangehouden en moeten de contacten zo worden geïntegreerd dat ze veilig kunnen worden aangeraakt en veilig kunnen worden bediend of gehanteerd.
Je moet alleen vertrouwen op getest en gecertificeerd materiaal voor jouw type toepassing.