Rézvezető átmérő vs hőemelkedés 145kV kapcsolókban

A 145 kV kapcsoló és a rézvezeték méretének közötti összefüggés a hordozási kapacitás és a hőtovábbítási hatékonyság egyensúlyát jelenti. A hőemelkedési áram a vezeték által folyamatosan hordozható maximális áram, amely nem haladja meg a meghatározott hőemelkedési határértéket, és a rézvezeték mérete közvetlenül befolyásolja ezt a paramétert.

Ez az összefüggés megértéséhez a vezető anyag fizikai tulajdonságain alapul. A réz vezetőképessége, ellenállása és hőbővülési együtthatosa meghatározza a terhelés alatti hőtermelést és a hőtovábbítási ütemet. A nagyobb keresztszakaszok csökkentik az egységnyi hosszúságú ellenállást, így kevesebb hőt termelnek ugyanazon áram mellett. Például, egy 2,5 mm² rézvezeték alacsonyabb hőemelkedést mutat, mint egy 1,5 mm² vezeték 20 A árammel.

A vezeték méret kiválasztásánál három kulcsfontosságú tényezőt kell egészében kiértékelni:

• Terhelés jellemzői, beleértve az áramfluktuáció mértéke és időtartama. A gyakori indításokkal/leállásokkal vagy rövid távú túlterhelésekkel működő berendezések esetén figyelembe kell venni a tranzient hőemelkedés hatását az izoláción.

• Környezeti hőmérséklet: A magasabb környezeti hőmérsékletek esetén nagyobb vezetékek szükségesek, hogy kiegyenlítsék a további hőtani stressz hatását.

• Telepítési módszer: A zárt csövek rosszabb hőtovábbítást biztosítanak; a vezeték méretet legalább 20%-kal növelni kell nyílt telepítésekhez képest.

A kritikus küszöbértékeket a következő formulával becslhetjük:
ΔT = (I² · R · t) / (m · c)
ahol I az áram, R az egységnyi hosszúságú ellenállás, t az idő, m a vezeték tömege, és c a specifikus hőkapacitás. Gyakorlatban gyorsreferenciátáblázatokat használnak pl. 40°C környezeti hőmérsékletnél a szabványos BV vezetékek ampacityjei: 1,5 mm² → 16 A, 2,5 mm² → 25 A, 4 mm² → 32 A.

Elkerülendő néhány gyakori tévedés. Néhányan azt hiszik, hogy a vezeték méretének egyszerűszerű növelése megoldja a túlhőtést—de a rossz terminálkapcsolat, a csatlakozások oxigénizálódása vagy a lököltek okozhatnak helyi forró pontokat. Egy esetben egy rosszul kisimolt 4 mm² rézkapcsolat 120°C-re emelkedett csak 15 A árammel, ami messze haladta a vezeték teljes hőemelkedési értékét, ami 65°C volt.

A réz tisztasága jelentősen befolyásolja a hőemelkedést. Az oxigénmentes réz (99,9% Cu) 8–12%-kal alacsonyabb ellenállású, mint a recikált réz, lehetővé téve a ~10%-kal magasabb áramkapacitást ugyanazon méretben. Javasolt a GB/T 395 szabványhoz konform rézvezeték használata elektromos alkalmazásokban.

Gyakorlati alkalmazási stratégiák három szintre oszthatók:

• Szint 1 (Alapvető Illesztés): Válasszon vezeték méretet a 1,2× a nominális áram alapján.

• Szint 2 (Dinamikus Kiegyenlítés): Számítson be a teljesítményfaktorra—induktív terhelések esetén 5–8%-kal nagyobb vezetékek szükségesek.

• Szint 3 (Redundancia Tervezés): Foglaljon 20%-os árammaradékot a kritikus áramkörökön váratlan hullámokra.

A hőtovábbítást szerkezeti és anyagi fejlesztésekkel növelhetjük:

• A szálzatú vezetékek >30%-kal nagyobb felületet kínálnak, mint a szilárdmagú vezetékek.

• A tinakapcsolat 15–20%-kal csökkenti a kapcsolati ellenállást.

• Zárt kapcsolóberendezésekben a csomagolt kábelek helyett rézbuszok alkalmazásával 40%-kal javítható a hőtovábbítás, miközben csökkennek a kapcsolópontok száma.

A karbantartási időközök befolyásolják a hosszú távú stabilitást. Ellenőrizze a kapcsolatok szorosodását minden 500 működési órán, használjon hőképet a hőmérséklet eloszlásának figyelésére, és cserélje le időben az oxidált terminálokat. Savanyú környezetben alkalmazzon ellenállólapokat, hogy megelőzze az elektrokémiai romlást, ami növeli az ellenállást.

Speciális esetekben szükség van testreszabott megközelítésre:

• Magasfrekvenciás berendezések (>1 kHz): A bőrhatás jelentős lesz; használjon több párhuzamos finom szálzatot, ahelyett, hogy egyetlen vastag vezetéket használna.

• Nem egyensúlyban lévő háromfázis rendszerek: Válasszon vezeték méretet a legmagasabb fázisáram alapján; a nullával jelölt vezetékek nem lehetnek kisebbek, mint a fázisvezetékek.

Kísérleti validáció elengedhetetlen. Építsen tesztállományt, és futtassa 1,5× nominális árammal 2 óráig, rögzítve a kritikus pontokon a hőemelkedési görbéket. Elfogadási kritériumok: Környezeti hőmérséklet + Vezeték hőemelkedése ≤ Izolációs hőmérsékleti érték (pl. ≤70°C PVC esetén).

A kábel elrendezés geometriája befolyásolja a hűtést:

• Tartsa a távolságot ≥2× kábelátmérőre párhuzamos futások esetén.

• Függőleges telepítés 15–20%-kal jobb hőtovábbítást biztosít, mint a vízszintes irányítás—preferálja a nagy áramú vonalaknál.

• A minimális hajlási sugár ≥6× vezetékátmérőnek kell lennie, hogy elkerülje a helyi hőzárolódást.

Figyelje a vezeték öregedését dinamikusan: normál használat esetén a réz ellenállása évente ~0,5%-kal növekszik. Öt év után újraértékelje az ampacityt. Telepítse a hőmérséklet-szenzorokat a kritikus csomópontokon, és implementálja a valós idejű figyelmeztetési küszöbértékeket.

A réz- és aluminium-átmeneti csatlakozók különös figyelmet igényelnek. A disszeráns fémek határán történik galvanikus rosszindulat, mindig használjon tanúsított bi-metáll szerkezetű csatlakozókat, és alkalmazzon antioxidáns zsírt. Egy aláírás hibaelhárítási elemzése megmutatta, hogy nedves környezetben védtelen Cu-Al csatlakozók esetén a kapcsolati ellenállás három hónap alatt háromszorosra nőtt, ami megszilárdult.

A feszültség-lejtőt is figyelembe kell venni, különösen nagy távolságokon. Győződjön meg róla, hogy a terminál feszültsége ≥95% a nominális értéknek. Ha mind a hőmérséklet-emelkedés, mind a feszültség-lejtő korlátai érvényesülnek, válassza a szigorúbb követelményt teljesítő vezeték méretét.

Az izoláció hőtvezető ellenállása jelentős. A hővezetési képesség nagyban változik—pl., a szilikon gumi kétszer olyan jó, mint a PVC, ami azonos méretben 8–12%-kal magasabb áramot enged meg. Magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz használja az XLPE (keresztül összekötött polietylén) izolációt, amely akár 90°C-ig folyamatos működésre alkalmas.

Végül, az elektromágneses hatások—bőrévelhatás és közelségi hatás—csökkentik a hatékony vezetékterületet AC rendszerekben. Nagy egymagú vezetékek esetén több kisebb párhuzamos vezeték használata hatékonyabb a hőmérséklet-ellenőrzés szempontjából, mint egy túl nagy egyetlen vezeték.
Kínálunk egy professzionális számológépet—kérjük, látogasson el a Számológép részhez weboldalunkon, ha szüksége van rá!