Pudotuskytkimen kuparin johtimen koko ja lämpötilan nousu 145 kV:ssa

145 kV eristeen lämpötilan nousuvarauksen ja kuparin johtimen koon välillä on yhteys sähköjohtavuuden ja lämmön siirtymisen tehokkuuden tasapainottamisessa. Lämpötilan nousuvaraus tarkoittaa maksimijatkuvaista virtaa, jota johtin voi kuljettaa ilman, että sen määritetty lämpötilan nouseminen ylittyy, ja kuparin johtimen koko vaikuttaa suoraan tähän parametriin.

Tämän suhteen ymmärtäminen alkaa johtimateriaalin fyysisistä ominaisuuksista. Kuparin sähköjohtavuus, vastuskyky ja terminen laajenemiskerroin määräävät sekä lämpöntuotannon kuormituksessa että lämmön siirtymisnopeuden. Suurempi poikkileikka-ala vähentää vastusta yksikköpituuden kohdalla, mikä vähentää lämpöntuotantoa samalla virralla. Esimerkiksi 2,5 mm² kuparijohto aiheuttaa vähemmän lämpötilan nousua kuin 1,5 mm² johto, kun se kuljettaa 20 A.

Johtimen koon valinnassa on arvioitava kolme keskeistä tekijää kokonaisvaltaisesti:

• Latausominaisuudet, mukaan lukien virran vaihtelu ja kesto. Laitteilla, jotka käynnistyvät usein tai ovat lyhytaikaisissa ylikuormituksissa, on otettava huomioon väliaikainen lämpötilan nousu eristysteille.

• Ympäristölämpötila: Korkeammat ympäristölämpötilat edellyttävät suurempia johtimia lisätermisen stressin kompensoimiseksi.

• Asennustapa: Suljetut putket tarjoavat heikon lämmön siirtymisen; johtimen koko pitäisi olla vähintään 20 % suurempi verrattuna avoimiin asennuksiin.

Kriittiset kynnykset voidaan estimoida kaavalla:
ΔT = (I² · R · t) / (m · c)
missä I on virta, R on vastus yksikköpituuden kohdalla, t on aika, m on johtimen massa, ja c on tiheyslämmönkapasiteetti. Käytännössä nopean viitetaulukoiden käyttö on yleistä—esimerkiksi 40°C:n ympäristölämpötilassa standardi BV-johtimet ovat seuraavat: 1,5 mm² → 16 A, 2,5 mm² → 25 A, 4 mm² → 32 A.

Yleisiä väärinkäsityksiä on vältettävä. Jotkut uskovat, että johtimen koon kasvattaminen ratkaisee ylikuumenemisen—mutta huonot yhteydet, sidostumine liitoksissa tai löyhät yhteydet voivat aiheuttaa paikallisia kuumia pisteitä. Yhdessä tapauksessa huonosti kimpattu 4 mm² kupariyhteys saavutti 120°C vain 15 A:n virralla, joka ylitti johtimen massan lämpötilan nousun 65°C:tä huomattavasti.

Kuparin puhtaus vaikuttaa merkittävästi lämpötilan nousuun. Hapeuteeton kupari (99,9 % Cu) on 8–12 % vähemmän vastusta kuin kierrätetty kupari, mikä mahdollistaa noin 10 % suuremman virran kapasiteetin samalla kokoisella johtimella. On suositeltavaa käyttää GB/T 395 -standardin mukaisia kuparijohtimia sähkösovelluksissa.

Käytännön soveltamistrategiat voidaan rakentaa kolmeen tasoon:

• Taso 1 (Perustason sopivuus): Valitse johtimen koko perustuen 1,2 × nimelliselle virtalle.

• Taso 2 (Dynaaminen kompensaatio): Säädä tehokkuuskertoimen mukaan—induktioverkkoihin tarvitaan 5–8 % suurempia johtimia.

• Taso 3 (Varauduttu suunnittelu): Varaa 20 % virran marginaali kriittisille piireille odottamattomia ylikuormituksia varten.

Lämmön siirtymistä voidaan parantaa rakenteellisilla ja materiaaliteknisillä parannuksilla:

• Puristettujen johtimien pinta-ala on >30 % suurempi kuin pehmeiden johtimien.

• Tinalaakerointi vähentää kosketusvastusta 15–20 %.

• Suljettuissa kytkentälaiteissa sidostettujen kabeleiden korvaaminen kuparibussilla parantaa lämmön siirtymistä 40 %:lla ja vähentää yhteyksien määrää.

Ylläpitoaikavälit vaikuttavat pitkäaikaiseen vakauttaan. Tarkista yhteyksien tiivisyys joka 500 toimintatuntia, käytä lämpökuvausta lämpötilanjakautumisen seurantaan ja korvaa hapettuneet päät välittömästi. Kosteissa ympäristöissä käytä anti-korrosiopuolustusta estääksesi elektrokemiallista hajoamista, joka lisää vastusta.

Erityisillä tilanteilla tarvitaan räätälöityjä lähestymistapoja:

• Korkeataajuuslaitteet (>1 kHz): Ihomerkkivaikutus tulee merkittäväksi; käytä useita paralleeliajohtavia pieniä säikeitä yhden paksun johtimen sijaan.

• Epätasapainossa olevat kolmifasejärjestelmät: Valitse johtimet perustuen suurimpaan fasetta virtaan; neutraalijohtimet eivät saa olla pienempiä kuin fasettijohtimet.

Kokeellinen validointi on välttämätöntä. Rakenna testirakenne ja ajasta 1,5 × nimellinen virta 2 tuntia, kirjaa lämpötilan nousukäyrät kriittisissä pisteissä. Hyväksymiskriteerit: Ympäristölämpö + Johtimen lämpötilan nousu ≤ Eristeen lämpöluokitus (esim. ≤70°C PVC:lle).

Kaapeliasentamisen geometria vaikuttaa jäämiseen:

• Pidä etäisyys ≥2 × kaapelin halkaisija rinnakkaisille reunoille.

• Pystyasentaminen siirtää lämpöä 15–20 % paremmin kuin vaaka-asento—suositellaan korkeavirtaisiin linjoihin.

• Minimikäyräradion pitäisi olla ≥6 × johtimen halkaisija välttääksesi paikallista lämpötrappeja.

Seuraa johtimen ikääntymistä dynaamisesti: normaalikäytössä kuparin vastus kasvaa noin 0,5 % vuosittain. Viiden vuoden jälkeen arvioi uudelleen ampaciteetti. Asenna lämpöanturit kriittisiin solmuihin ja toteuta reaaliaikaiset varoitusrajat.

Pruun-alumiinisiirtoyhdisteet vaativat erityistä huomiota. Metallien välisessä yhteydessä tapahtuu galvaaninen korroositio—käytä aina sertifioituja kaksi metallia sisältäviä yhdistimiä ja levitä ruskostuovan vastainen rasva. Yhden alijärjestysaseman epäonnistumisanalyysissä havaittiin, että suojattomissa Cu-Al-yhdisteissä kosteassa olosuhteissa kosketusvastus kolminkertaistui kolmen kuukauden kuluessa, mikä johti sulamiseen.

Jännitepudotuksen on myös otettava huomioon, erityisesti pitkien etäisyyksien käsittelyssä. Varmista, että lopussa oleva jännite säilyy vähintään 95% nominääristä arvosta. Kun sekä lämpötilan nousu että jännitepudotusrajoitukset ovat voimassa, valitse johtimen koko tiukemman vaatimuksen mukaan.

Erityisen tärkeää on eristeen lämpösuojuskyky. Lämpöjohtavuus vaihtelee huomattavasti—esimerkiksi silikonikumi on kaksinkertainen PVC:n verrataan, mikä sallii 8–12% korkeamman sähkövirran samalla kokoisella johtimella. Korkean lämpötilan sovelluksissa käytä XLPE (rakennepolyetyyleeni) eristeä, joka on suunniteltu jatkuvaa toimintaa varten jopa 90°C asti.

Lopuksi, sähkömagneettiset vaikutukset—ihovaikutus ja läheisyysvaikutus—vähentävät tehokasta johtimen pinta-alaa vaihtosähköjärjestelmissä. Isompien ydinyhdisteiden käsittelyssä useiden pienempien yhdensuuntaisten johtimien käyttö on tehokkaampaa lämpötilan hallinnassa kuin yhden suuren ylittävän johtimen käyttö.
Tarjoamme ammattimaista laskinta—tarkista laskuriosio verkkosivustollamme, jos tarvitset sitä!