Kobberlederstørrelse i forhold til temperaturstigning i 145kV afbrydere

Forholdet mellem temperature-stigningsstrømmen for en 145 kV afbryder og koppelederstørrelse ligger i at balancere strømbar kapacitet og varmeafgivelseseffektivitet. Temperature-stigningsstrømmen henviser til den maksimale kontinuerlige strøm, som en leder kan føre uden at overstige dens angivne grænse for temperaturstigning, og koppelederstørrelsen påvirker direkte denne parameter.

Forståelsen af dette forhold begynder med de fysiske egenskaber af ledermaterialet. Koppers ledningsevne, resistivitet og termisk udvidelseskoefficient bestemmer både varmegenerering under belastning og varmeafgivelseshastighed. Større tværsnit reducerer resistansen pr. længdeenhed, hvilket resulterer i mindre varmegenerering ved samme strøm. For eksempel viser en 2,5 mm² koppledning lavere temperaturstigning end en 1,5 mm² ledning, når den fører 20 A.

Når der vælges lederstørrelse, skal tre nøglefaktorer vurderes i et helhedsperspektiv:

• Belastningskarakteristika, herunder strømfluktuationsomfang og varighed. Udstyr med hyppige start/stop eller kortvarige overbelastninger kræver hensyn til midlertidige effekter af temperaturstigning på isolering.

• Omgivende temperatur: Højere omgivende temperaturer kræver større ledere for at kompensere for yderligere termisk stress.

• Installationsmetode: Indkapslede rørbygninger tilbyder dårlig varmeafgivelse; lederstørrelse bør øges med mindst 20% sammenlignet med åbne installationer.

Kritiske grænser kan estimeres ved hjælp af formlen:
ΔT = (I² · R · t) / (m · c)
hvor I er strøm, R er resistans pr. længdeenhed, t er tid, m er ledermasse, og c er specifik varmekapacitet. I praksis bruges ofte hurtigreference-tabeller—for eksempel ved 40°C omgivende temperatur har standard BV-ledninger følgende ampaciteter: 1,5 mm² → 16 A, 2,5 mm² → 25 A, 4 mm² → 32 A.

Almindelige misforståelser skal undgås. Nogle antager, at det bare at øge lederstørrelsen løser overophedning—men dårlig terminalkontakt, oksidation ved forbindelser eller løse forbindelser kan forårsage lokale varmespotte. I et tilfælde nåede en dårligt krimperet 4 mm² koppeforbindelse 120°C ved kun 15 A, langt over ledernes bulktemperaturstigning på 65°C.

Kopperens renhed påvirker betydeligt temperaturstigning. Iltofri kobber (99,9% Cu) har 8–12% lavere resistivitet end genanvendt kobber, hvilket gør det muligt at have ~10% højere strømkapacitet ved samme størrelse. Det anbefales at bruge koppledninger, der overholder GB/T 395-standarder for elektriske anvendelser.

Praktiske anvendelsesstrategier kan struktureres i tre niveauer:

• Niveau 1 (Grundlæggende match): Vælg lederstørrelse baseret på 1,2× den nominerede strøm.

• Niveau 2 (Dynamisk kompensation): Juster for effektfaktor—induktive belastninger kræver 5–8% større ledere.

• Niveau 3 (Redundansdesign): Reserver 20% strømmargen på kritiske kredsløb for uventede spidsbelastninger.

Varmeafgivelse kan forbedres gennem strukturelle og materielle forbedringer:

• Strandede ledere tilbyder >30% mere overfladeareal end fastkernede ledere.

• Tin-platning reducerer kontaktresistansen med 15–20%.

• I indkapslet skifteapparat kan erstattelse af bundled kabler med koppebusbarer forbedre varmeafgivelsen med 40%, mens antallet af forbindelsespunkter reduceres.

Vedligeholdelsesintervaller påvirker langsigtede stabilitet. Inspecter forbindelsesfasthed hvert 500 driftstimers, brug termisk imaging til at overvåge temperaturfordeling, og erstat oxiderede terminaler hurtigt. I fugtige miljøer, anvend korrosionsbeskyttende belægninger for at forebygge elektrokemisk nedbrydning, der øger resistansen.

Specielle scenarier kræver tilpassede tilgange:

• Højfrekvensudstyr (>1 kHz): Skin-effekten bliver betydelig; brug flere parallelle fine tråde i stedet for en enkelt tyk leder.

• Ubalancerede trefas-systemer: Bestem lederstørrelse baseret på den højeste fasestrøm; neutralledere bør ikke være mindre end faseledere.

Eksperimentel validering er afgørende. Byg en testrig og køør ved 1,5× den nominerede strøm i 2 timer, registrer temperaturstigningskurver ved kritiske punkter. Acceptkriterier: Omgivende temperatur + Lederens temperaturstigning ≤ Isoleringens termiske rating (fx ≤70°C for PVC).

Kabellayout geometri påvirker køling:

• Opbevar spacing ≥2× kablediameter for parallelle løb.

• Lodret installation dissiperer varme 15–20% bedre end vandret routing—foretræk for højstrømslinjer.

• Minimumsbøjningsradius bør være ≥6× lederdiameter for at undgå lokaliseret varmetrapning.

Overvåg lederaldring dynamisk: under normal brug, øges koppers resistans ~0,5% årligt. Efter fem år, reevaluer ampacity. Installér temperatursensorer ved kritiske knudepunkter og implementer realtid-varselstrin.

Kobber-aluminium overgangsforbindelser kræver særlig opmærksomhed. Galvanisk korrosion forekommer ved grænseflader mellem forskellige metaller—brug altid certificerede bi-metalliske forbindelser og anvend antioxidationsfedt. En analyse af et understationsnedbryd visede, at ubeskyttede Cu-Al forbindelser i fugtige forhold fordobled kontaktmodstanden inden for tre måneder, hvilket førte til en smeltning.

Spændingsfald skal også tages i betragtning, især i langdistancetrækninger. Sørg for, at spændingen ved terminalerne forbliver ≥95% af den nominelle værdi. Når både temperaturstigning og spændingsfald begrænsninger gælder, vælg ledningsstørrelsen som dikteres af den strengere krav.

Isolations termiske modstand er betydelig. Termisk ledeevne varierer meget—f.eks. er silikongummi dobbelt så god som PVC, hvilket tillader 8–12% højere strøm på samme størrelse. For højttemperaturanvendelser, brug XLPE (krydsforbundet polyetylen) isolering, der er godkendt for kontinuerlig drift op til 90°C.

Til sidst, elektromagnetiske effekter—hud effekt og nærheds effekt—reducerer effektiv ledningsareal i AC systemer. For store enkeltkernede ledninger, er det mere effektivt at bruge flere mindre parallelle ledninger til temperaturkontrol end en enkelt oversize en.
Vi tilbyder en professionel lommeregner—besøg venligst Calculator-sektionen på vores hjemmeside, hvis du har brug for den!