Veličina bakrene vodilnice u odnosu na porast temperature u odvojačima od 145kV

Odnos između strujnog temperaturenja odvojnika od 145 kV i dimenzije bakrene vodice leži u balansiranju kapaciteta prijenosa struje i učinkovitosti odbijanja toplinske energije. Strujno temperaturenje odnosi se na maksimalnu kontinuiranu struju koju vodica može prenositi bez prekoračenja navedene granice temperaturenja, a dimenzija bakrene vodice direktno utječe na ovaj parametar.

Razumijevanje ovog odnosa započinje s fizičkim svojstvima materijala vodice. Vodljivost bakra, otpornost i koeficijent toplinske ekspanzije određuju generiranje toplinske energije pod opterećenjem te brzinu odbijanja toplinske energije. Veće presječne površine smanjuju otpornost po jedinici duljine, stoga generiraju manje toplinske energije na istoj struji. Na primjer, bakrena žica od 2,5 mm² pokazuje niže temperaturenje od žice od 1,5 mm² kada prenosi 20 A.

Pri odabiru dimenzije vodice, treba cijelovito procijeniti tri ključna faktora:

• Karakteristike opterećenja, uključujući magnitudu fluktuacija struje i trajanje. Oprema s čestim pokretanjima/zaustavljanjima ili kratkotrajnim preopterećenjima zahtijeva razmatranje efekata privremenog temperaturenja na izolaciju.

• Okružna temperatura: Više okružne temperature zahtijeva veće vodice kako bi se kompenziralo dodatno toplinsko opterećenje.

• Metoda instalacije: Zatvoreni vodiči nude lošije uvjete odbijanja toplinske energije; dimenzija vodice treba biti povećana najmanje za 20% u usporedbi s otvorenim instalacijama.

Kritične granice mogu se procijeniti koristeći formulu:
ΔT = (I² · R · t) / (m · c)
dok I predstavlja struju, R je otpornost po jedinici duljine, t vrijeme, m masa vodice, a c specifična toplinska kapacitet. U praksi, često se koriste tablice za brzo referenciranje—na primjer, kod 40°C okružne temperature, standardne BV žice imaju sljedeće amperaze: 1,5 mm² → 16 A, 2,5 mm² → 25 A, 4 mm² → 32 A.

Treba izbjegavati uobičajene pogrešne pretpostavke. Neki smatraju da samo povećavanje dimenzije vodice rješava pregrejavanje—ali loš kontakt terminala, oksidacija na spojevima ili luka pri spajanjima mogu uzrokovati lokalne točke visoke temperature. U jednom slučaju, loše završeni spoj od 4 mm² bakrene vodice dosegao je 120°C na samo 15 A, daleko premašujući opće temperaturenje vodice od 65°C.

Čistoća bakra značajno utječe na temperaturenje. Bakar bez kisika (99,9% Cu) ima 8–12% nižu otpornost od recikliranog bakra, omogućujući ~10% veću kapacitet struje na istoj veličini. Preporučljivo je koristiti bakrene vodice u skladu s standardima GB/T 395 za električne primjene.

Strategije praktične primjene mogu se strukturirati u tri razina:

• Razina 1 (Osnovno podudaranje): Odaberite dimenziju vodice temeljeno na 1,2× nominalne struje.

• Razina 2 (Dinamička kompenzacija): Prilagodite faktor snage—induktivna opterećenja zahtijevaju 5–8% veće vodice.

• Razina 3 (Dizajn redundancije): Rezervirajte 20% maržu struje na kritičnim krugovima za neočekivane talasi.

Odbijanje toplinske energije može se poboljšati putem strukturnih i materijalnih unaprijedjenja:

• Žice s više zica nude >30% veću površinu od čvrstih žica.

• Pločanje bakrom s timanom smanjuje otpornost kontakta za 15–20%.

• U zatvorenom prekidačkom uređaju, zamjena svilenih kabela sa bakrenim busbarima poboljšava odbijanje toplinske energije za 40%, smanjujući točke spoja.

Intervali održavanja utječu na dugoročnu stabilnost. Provjerite čvrstoću spojeva svakih 500 radnih sati, koristite termografsku sliku za praćenje distribucije temperature i zamijenite oksidirane terminala odmah. U vlaznim okruženjima, nanosite protukorozione proizvode kako biste spriječili elektrokemijski degradaciju koji povećava otpornost.

Posebni scenariji zahtijevaju prilagođene pristupe:

• Oprema visoke frekvencije (>1 kHz): Efekt kože postaje značajan; koristite više paralelnih tankih zica umjesto jedne grube vodice.

• Neproporcionalni trofazni sustavi: Dimenzionirajte vodice temeljeno na najvećoj strujnoj fazi; neutralne vodice ne smiju biti manje od faznih vodica.

Eksperimentalna validacija je nužna. Izgradite probnu instalaciju i pokrenite na 1,5× nominalne struje tijekom 2 sata, snimajući krivulje temperaturenja na ključnim točkama. Kriteriji prihvaćanja: Okružna temperatura + Temperaturenje vodice ≤ Termalna ocjena izolacije (na primjer, ≤70°C za PVC).

Geometrija rasporeda kabela utječe na hlađenje:

• Održavajte razmak ≥2× promjer kabela za paralelne trase.

• Vertikalna instalacija odbija toplinsku energiju 15–20% bolje od horizontalne rutiranja—preferirajte za linije s visokom strujom.

• Minimalni radijus savijanja treba biti ≥6× promjer vodice kako bi se izbjegao lokalni zadržavanje toplinske energije.

Praćenje starenja vodice dinamički: pod normalnim uvjetima upotrebe, otpornost bakra povećava se ~0,5% godišnje. Nakon pet godina, ponovno procijenite amperazu. Instalirajte senzore temperature na ključnim čvorovima i implementirajte real-time pragove upozorenja.

Prijelazni spojevi bakar-aluminij zahtijevaju posebnu pažnju. Galvanička korozija se događa na sučeljima različitih metala—uvijek koristite certificirane dvometalne spojeve i primijenite protikorozivu smolju. Jedna analiza propuštanja podstaci pokazala je da su nezaštićeni Cu-Al spojevi u vlažnim uvjetima unutar tri mjeseca utrošili kontakt otpornost, što je dovelo do taliranja.

Također treba uzeti u obzir pad napona, posebno pri dalekim provodnicama. Osigurajte da terminalni napon ostaje ≥95% nominalne vrijednosti. Kada se primjenjuju ograničenja zbog porasta temperature i pada napona, odaberite dimenziju provodnika koja odgovara strožim zahtjevima.

Teploizolacija provodnika ima značajnu ulogu. Toplotna provodljivost varira široko—na primjer, silikonski kaucuk ima dvostruko veću provodljivost od PVC-a, omogućujući 8–12% veći struja na istoj veličini. Za visokotemperaturne primjene koristite izolaciju XLPE (povezani polietilen), koja je ocijenjena za kontinuiran rad do 90°C.

Na kraju, elektromagnetski efekti—efekt kože i efekt blizine—smanjuju efektivnu površinu provodnika u AC sustavima. Za velike jednoživne provodnike, upotreba više manjih paralelnih provodnika je učinkovitija za kontrolu temperature nego jedan preveliki.
Nudimo profesionalni kalkulator—molimo posjetite odjeljak Kalkulator na našem web-mjestu ako ga trebate!