גודל מוליכים נחושת לעומת עלייה בטמפרטורה במתנתקים של 145kV
הקשר בין זרם עלייה בטמפרטורה של מפסק 145 ק"ו לבין גודל מוליכים נחושת מתארך במציאת שיווי משקל בין יכולת נשיאת זרם ויעילות פיזור חום. זרם עלייה בטמפרטורה מתאר את הזרם המשך המרבי שמוליך יכול לשאת מבלי לעבור את הגבול המוגדר לעלייה בטמפרטורה, והגודל של מוליכי הנחושת משפיע ישירות על פרמטר זה.
הבנה של הקשר הזה מתחילת עם התכונות הפיזיות של חומר המוליך. התנאיות, ההתנגדות והמקדם של הרחבת החום של הנחושת קובעים הן את ייצור החום תחת עומס והן את קצב פיזור החום. שטחים חתכים גדולים יותר מפחיתים את ההתנגדות לאורך יחידה, ובכך מייצרים פחות חום עבור אותו זרם. לדוגמה, כבל נחושת בגודל 2.5 מ"מ² מראה עלייה בטמפרטורה נמוכה יותר מאשר כבל בגודל 1.5 מ"מ² כשיש עליו זרם של 20 אמפר.
בבחירת גודל מוליך, שלושה גורמים מפתח חייבים להיבדק באופן כולל:
מאפייני עומס, כולל רמת השינויים בעוצמת הזרם והמשך הזמן. ציוד עם התחלות/סיומים תכופים או עומסים קצרות טווח דורשים בחינה של השפעת עלייה בטמפרטורה זמנית על ההשתלה.
טמפרטורת הסביבה: טמפרטורות סביבה גבוהות דורשות מוליכים גדולים יותר כדי להתגבר על מתחם תרמי נוסף.
שיטת התקנה: צינורות סגורים מציגים פיזור חום גרוע; צריך להגדיל את גודל המוליך לפחות ב-20% בהשוואה להתקנות פתוחות.
הستانונים הקריטיים יכולים להימצא באמצעות הנוסחה:
ΔT = (I² · R · t) / (m · c)
כאשר I הוא הזרם, R היא ההתנגדות לאורך יחידה, t הוא זמן, m הוא מסת המוליך ו-c היא הקיבולת החום הספציפית. בפועל, מטבלות הפניה מהירות נפוצות בשימוש—לדוגמה, בטמפרטורת סביבה של 40°C, כבלים סטנדרטיים BV הם בעלי האמפרויות הבאות: 1.5 מ"מ² → 16 אמפר, 2.5 מ"מ² → 25 אמפר, 4 מ"מ² → 32 אמפר.
צריך להימנע ממisperceptions נפוצים. חלק מניחים שהגדלת גודל המוליך פותרת את בעיית החום—but מגע לקוי, חמצון בנקודות חיבור או חיבורים רופפים יכולים לגרום לנקודות חמות מקומיות. במקרה אחד, חיבור נחושת בגודל 4 מ"מ² לא טוב שנשא 120°C רק עם 15 אמפר, הרבה מעבר לעלייה בטמפרטורה של המוליך עצמו של 65°C.
הכריינות של הנחושת משפיעה משמעותית על עלייה בטמפרטורה. נחושת חסרת חמצן (99.9% Cu) יש לה 8–12% פחות התנגדות מאשר נחושת מחזורית, מאפשרת ~10% יכולת נשיאת זרם גבוהה יותר באותו גודל. מומלץ להשתמש בכבלים נחושת בהתאם לסטנדרטים GB/T 395 עבור שימושים חשמליים.
אסטרטגיות יישום מעשי יכולות להיות בנויות בשלושה רבדים:
רמה 1 (התאמה בסיסית): לבחור גודל מוליך על בסיס 1.2× הזרם המירבי.
רמה 2 (פיצוי דינמי): להתאים לפקטור הכוח—מטענים אינדוקטיביים דורשים מוליכים גדולים יותר ב-5–8%.
רמה 3 (עיצוב עודף): לשמור על שולי זרם של 20% על מעגלים קריטיים עבור עליות בלתי צפויות.
פיזור החום יכול להשתפר דרך שיפורים מבניים וחומריים:
מוליכים מרובדים מציעים >30% שטח פנים גדול יותר מאשר כבלים עם ליבה מוצקה.
כיסוי עם עופרת מפחית את ההתנגדות במגע ב-15–20%.
בציוד מפסק סגור, החלפת כבלים מקובצים עם מסילות נחושת משפרת את פיזור החום ב-40% תוך הפחתת נקודות חיבור.
מרווחי תחזוקה משפיעים על יציבות ארוכת טווח. לבדוק את הדבקות החיבור כל 500 שעות פעולה, להשתמש בתמונות תרמיות כדי לתעד את הפיזור הטמפרטורה ולהחליף מחברים חומצנים במהירות. בסביבות לחות, ליישם ציפויים נגד ריקבון למנוע הידרדרות אלקטרוכימית שמערימה התנגדות.
סצנריות מיוחדות דורשות גישות מותאמות:
ציוד בתדר גבוה (>1 kHz): אפקט העור נהיה משמעותי; להשתמש במספר כבלים עדינים מקבילים במקום מוליך אחד עבה.
מערכות שלושה פאזות לא מאוזנות: לבחור גודל מוליכים על בסיס הזרם הגבוה ביותר של הפאזה; מוליכים נייטרלים צריכים להיות לא קטנים יותר מאשר מוליכי הפאזה.
אימות ניסיוני הוא חיוני. לבנות מכשיר ניסוי ולריץ' ב-1.5× הזרם המירבי במשך 2 שעות, לתעד עקומות עלייה בטמפרטורה בנקודות קריטיות. קריטריונים לקבלת: טמפרטורת הסביבה + עלייה בטמפרטורה של המוליך ≤ דירוג חום ההשתלה (לדוגמה, ≤70°C עבור PVC).
גאומטריית תכנון הכבלים משפיעה על הקירור:
לשמר מרחק ≥2× קוטר הכבל עבור מסלולים מקבילים.
התקנה אנכית מפזרת חום טוב יותר ב-15–20% מאשר תכנון אופקי—עדיף עבור קווים עם זרם גבוה.
רדיוס כפיפה מינימלי צריך להיות ≥6× קוטר המוליך כדי למנוע הזנת חום מקומית.
למעקב אחר הזדקנות המוליך דינמית: תחת שימוש נורמלי, ההתנגדות של הנחושת עולה בבערך 0.5% בשנה. אחרי חמש שנים, לבצע ארגנטציה מחדש של האמפריות. להתקין חיישני טמפרטורה בנקודות קריטיות ולהטמיע סף אזהרה בזמן אמת.
מפרקים בין נחושת לאלומיניום דורשים תשומת לב מיוחדת. קורוזיה גלואנית מתרחשת בנקודות מגע בין מתכות שונות—תמיד השתמשו בקונקטורים דו-מתכתיים מאושרים וטיחו חומר אנטי-옥סידנטי. ניתוח כשל של תחנת כוח אחת הראה שמפרקים בלתי מוגנים בין נחושת לאלומיניום בתנאים לחים גרמו להכפלת התנגדות ההתחברות בשלושה חודשים, מה שהוביל לפירוק.
צריך גם לקחת בחשבון ירידת מתח, במיוחד בנתיבים ארוכים. ודאו ש TEN המתח בקצה נשאר ≥95% מהערך הנומינלי. כאשר יש מגבלות על עלייה בטמפרטורה ועל ירידת מתח, בחרו את הגודל של המוליך בהתאם לדרישה הקפדנית יותר.
התנגדות תרמית של ההצלה חשובה מאוד. מוליכות תרמית משתנה מאוד—לדוגמה, גומי סיליקון הוא פי שניים מאשר PVC, מה שמאפשר זרם גבוה יותר ב-8–12% באותו גודל. עבור יישומים בטמפרטורות גבוהות, השתמשו בהצלה מסוג XLPE (פוליאתילן קרוס-לינקי), המדורגת לפעילות רציפה עד 90°C.
לבסוף, השפעות אלקטרומגנטיות—אפקט עור ואפקטximity—מפחיתים את שטח המוליך האפקטיבי במערכות חילופין. עבור מוליכים גדולים עם ליבה אחת, שימוש במספר מוליכים קטנים מקבילים הוא יותר יעיל לשליטה בטמפרטורה מאשר מוליך אחד גדול מדי.
אנו מציעים מחשבון מקצועי—בבקשה פנו לחלק של המחשבון באתר שלנו אם אתם צריכים אותו!
