Koper geleidergrootte versus temperatuurstijging in 145kV afbreekkers

De relatie tussen de temperatuurstijgingstroom van een 145 kV-afscheider en de grootte van de koperen geleider ligt in het evenwicht tussen stroomdraagvermogen en warmteafgifte. De temperatuurstijgingstroom verwijst naar de maximale continue stroom die een geleider kan dragen zonder zijn gespecificeerde temperatuurstijgingslimiet te overschrijden, en de grootte van de koperen geleider beïnvloedt dit parameter direct.

Het begrip van deze relatie begint met de fysieke eigenschappen van het geleidermateriaal. Kopers geleidbaarheid, weerstand en thermische uitbreidingscoëfficiënt bepalen zowel de warmteopwekking onder belasting als de warmteafgifte. Grotere doorsnedeën verminderen de weerstand per lengteenheid, waardoor er bij dezelfde stroom minder warmte wordt opgewekt. Bijvoorbeeld, een 2,5 mm² koperdraad toont een lagere temperatuurstijging dan een 1,5 mm² draad bij het dragen van 20 A.

Bij het selecteren van de geleidersgrootte moeten drie kernfactoren holistisch worden beoordeeld:

• Belastingskenmerken, inclusief de grootte en duur van stroomfluctuaties. Apparatuur met frequente starten/stops of korte-termijn overbelasting vereist rekening houden met tijdelijke temperatuurstijgingseffecten op isolatie.

• Omgevingstemperatuur: hogere omgevingstemperaturen vereisen grotere geleiders om extra thermische spanning te compenseren.

• Installatiemethode: gesloten leidingen bieden slechte warmteafgifte; de geleidersgrootte moet ten minste 20% groter zijn vergeleken met open installaties.

Kritische drempels kunnen worden geschat met de formule:
ΔT = (I² · R · t) / (m · c)
waarbij I de stroom is, R de weerstand per lengteenheid, t de tijd, m de massa van de geleider, en c de specifieke warmtecapaciteit. In de praktijk worden vaak snelreferentietabellen gebruikt—bijvoorbeeld, bij 40°C omgevingstemperatuur hebben standaard BV-draden de volgende ampèrages: 1,5 mm² → 16 A, 2,5 mm² → 25 A, 4 mm² → 32 A.

Gemeenplaatsen moeten worden vermeden. Sommigen nemen aan dat het simpelweg vergroten van de geleidersgrootte oververhitting oplost—maar slechte contacten, oxidatie op aansluitingen of losse verbindingen kunnen lokale hete punten veroorzaken. In één geval bereikte een slecht gekrimpt 4 mm² koperverbinding 120°C bij slechts 15 A, verre te boven de bulktemperatuurstijging van 65°C van de geleider.

De zuiverheid van koper heeft aanzienlijk invloed op de temperatuurstijging. Vrij van zuurstof koper (99,9% Cu) heeft 8–12% lagere weerstand dan gerecycled koper, waardoor ~10% hoger stroomvermogen mogelijk is bij dezelfde grootte. Het wordt aanbevolen koperdraad te gebruiken die voldoet aan de GB/T 395-norm voor elektrische toepassingen.

Praktische toepassingsstrategieën kunnen worden gestructureerd in drie niveaus:

• Niveau 1 (Basispassing): Selecteer de geleidersgrootte op basis van 1,2× de geregistreerde stroom.

• Niveau 2 (Dynamische Compensatie): Pas aan voor cosinus phi—inductieve lasten vereisen 5–8% grotere geleiders.

• Niveau 3 (Redundantieontwerp): Reserveer 20% stroommarge op kritieke circuits voor onverwachte pieken.

Warmteafgifte kan worden verbeterd door structurele en materiaalkundige verbeteringen:

• Gescheiden geleiders bieden >30% meer oppervlakte dan massieve draden.

• Tinnen plating vermindert de contactweerstand met 15–20%.

• In gesloten schakelkasten, vervanging van gebundelde kabels door koperen busbars verbetert de warmteafgifte met 40%, terwijl het aantal aansluitpunten wordt verminderd.

Onderhoudsintervallen hebben invloed op de langetermijnstabiliteit. Controleer elke 500 bedrijfsuren de strakheid van de aansluitingen, gebruik thermografie om de temperatuurverdeling te monitoren en vervang geoxideerde aansluitingen onmiddellijk. In vochtige omgevingen, pas anti-corrosie coatings toe om elektrochemische degradatie te voorkomen die de weerstand verhoogt.

Speciale scenario's vereisen aangepaste benaderingen:

• Hoogfrequentieapparatuur (>1 kHz): de huid-effect wordt significant; gebruik meerdere parallelle fijne draden in plaats van een enkele dikke geleider.

• Ongebalanceerde driefase-systemen: baseer de grootte van de geleiders op de hoogste fase-stroom; neutrale geleiders mogen niet kleiner zijn dan de fase-geleiders.

Experimentele validatie is essentieel. Bouw een testrig en laat deze 2 uur lopen op 1,5× de geregistreerde stroom, registreer de temperatuurstijgingscurves op cruciale punten. Acceptatiecriteria: Omgevingstemperatuur + Temperatuurstijging van de geleider ≤ Thermische classificatie van de isolatie (bijv., ≤70°C voor PVC).

De kabellegging geometrie beïnvloedt de koeling:

• Behoud afstand ≥2× kabeldoorsnede voor parallelle lopen.

• Verticale installatie dissipeert 15–20% beter dan horizontale routing—prefereren voor hoogstroomlijnen.

• Minimale buigstraal moet ≥6× geleidersdoorsnede zijn om lokale warmte-opsluiting te voorkomen.

Monitor dynamisch de ouderdom van de geleider: onder normaal gebruik neemt de weerstand van koper jaarlijks ~0,5% toe. Na vijf jaar, her-evalueer de ampèrage. Installeer temperatuursensoren op cruciale knooppunten en implementeer real-time waarschuwingsschillen.

Koper-aluminium overgangsverbindingen vereisen speciale aandacht. Galvanische corrosie treedt op bij grensvlakken van verschillende metalen—gebruik altijd gecertificeerde bimetalen connectoren en breng antioxidatieve vet aan. Een analyse van een onderstationsstoring toonde onbeschermd Cu-Al verbindingen in vochtige omstandigheden waarbij de contactweerstand binnen drie maanden verdrievoudigde, wat leidde tot smelten.

Spanningsval moet ook worden meegewogen, vooral bij lange afstanden. Zorg ervoor dat de spanning aan de eindpunten ten minste 95% van de nominale waarde blijft. Wanneer zowel temperatuurstijging als spanningsval beperkingen van toepassing zijn, kies dan de geleidermaat die wordt voorgeschreven door de strengere eis.

Thermische isolatieweerstand is significant. De thermische geleidbaarheid varieert sterk—bijvoorbeeld, siliciumrubber heeft tweemaal de geleidbaarheid van PVC, waardoor 8-12% meer stroom mogelijk is bij dezelfde maat. Voor hoge temperatuurtoepassingen, gebruik XLPE (gekruiste polyetheen) isolatie, gerateerd voor continue werking tot 90°C.

Ten slotte verminderen elektromagnetische effecten—huid- en nabijheids-effect—de effectieve geleideroppervlakte in wisselstroomsystemen. Voor grote enkelkernleiders is het gebruik van meerdere kleinere parallelle geleiders effectiever voor temperatuurregeling dan één oversize geleider.
Wij bieden een professionele calculator aan—bezoek de Calculator sectie op onze website als u deze nodig hebt!