Kobberlederstørrelse vs temperaturøkning i 145kV-skjermere

Forholdet mellom temperaturstigningsstrømmen til en 145 kV skjekk og kobberlederens størrelse ligger i å balansere strømforbaret kapasitet og varmeavgiøringseffektivitet. Temperaturstigningsstrømmen refererer til den maksimale kontinuerlige strømmen en leder kan føre uten å overskride dens spesifiserte temperaturstigningsgrense, og størrelsen på kobberlederen påvirker direkte denne parameteren.

Forståelsen av dette forholdet begynner med ledermaterialets fysiske egenskaper. Kobbers ledningsevne, motstand og termisk utvidelseskoeffisient bestemmer både varmegenerering under belastning og varmeavgiøringshastighet. Større tverrsnittsarealer reduserer motstanden per lengdeenhet, dermed genererer mindre varme ved samme strøm. For eksempel viser en 2,5 mm² kobbertråd lavere temperaturstigning enn en 1,5 mm² tråd når den fører 20 A.

Når man velger lederstørrelse, må tre nøkkelfaktorer vurderes helhetlig:

• Belastningskarakteristika, inkludert strømfluktuasjoners størrelse og varighet. Utstyr med hyppige start/stop eller kortvarige overbelastninger krever vurdering av midlertidig temperaturstigningseffekter på isolasjonen.

• Omgivende temperatur: Høyere omgivende temperaturer krever større ledere for å kompensere for ytterligere termisk stress.

• Installasjonsmetode: Innkapslet rør gir dårlig varmeavgiøring; lederstørrelse bør økes med minst 20% sammenlignet med åpne installasjoner.

Kritiske terskelverdier kan estimeres ved hjelp av formelen:
ΔT = (I² · R · t) / (m · c)
der I er strøm, R er motstand per lengdeeinhet, t er tid, m er ledermassa, og c er spesifikk varmekapasitet. I praksis brukes ofte hurtigreferanstabeller—for eksempel, ved 40°C omgivende temperatur, har standard BV-tråder følgende strømkapasiteter: 1,5 mm² → 16 A, 2,5 mm² → 25 A, 4 mm² → 32 A.

Vanlige misforståelser må unngås. Noen antar at det bare å øke lederstørrelsen løser overvarming—men dårlig terminalkontakt, oksidasjon ved forbindelser, eller løse forbindelser kan forårsake lokale varmespotter. I et tilfelle nådde en dårlig krimpet 4 mm² kobberforbindelse 120°C ved bare 15 A, langt over lederens bulktemperaturstigning på 65°C.

Kobberrenheten påvirker betydelig temperaturstigningen. Sannsynligvis fri for oksygen kobber (99,9% Cu) har 8–12% lavere motstand enn gjenbrukt kobber, noe som tillater ~10% høyere strømkapasitet ved samme størrelse. Det anbefales å bruke kobbertråd i samsvar med GB/T 395-standarder for elektriske applikasjoner.

Praktiske anvendelsesstrategier kan struktureres i tre nivåer:

• Nivå 1 (Grunnleggende match): Velg lederstørrelse basert på 1,2× den spesifiserte strømmen.

• Nivå 2 (Dynamisk kompensasjon): Juster for effektfaktor—induktive belastninger krever 5–8% større ledere.

• Nivå 3 (Redundansdesign): Reserver 20% strømmarg for kritiske kretser for uventede surger.

Varmeavgiøring kan forbedres gjennom strukturelle og materielle forbedringer:

• Strandede ledere tilbyr >30% mer overflatearea enn solidkjernetråder.

• Tinnbeleggelse reduserer kontaktmotstand med 15–20%.

• I innkapslet skjekkinngrep, bytting av bundlete kabler med kobberbusbarer forbedrer varmeavgiøringen med 40% samtidig som antallet forbindelsespunkter reduseres.

Vedlikeholdsintervaller påvirker langtidstabiliteten. Insper forbindelsesfesting hver 500 driftstimer, bruk termisk bildeanalyse for å overvåke temperaturfordelingen, og erstatt oksiderede terminaler umiddelbart. I fuktige miljøer, bruk korrosjonsbeskyttende belægninger for å forhindre elektrokjemisk degradasjon som øker motstanden.

Spesielle scenarier krever tilpassede tilnærminger:

• Høyfrekvensutstyr (>1 kHz): Skinn-effekten blir betydelig; bruk flere parallelle fine strande i stedet for en enkelt tykk leder.

• Ubalanserte trefasessystemer: Størrelse ledere basert på den høyeste fasestrømmen; neutralledere bør ikke være mindre enn faseledere.

Eksperimentell validering er essensiell. Bygg en testramme og kjør ved 1,5× spesifisert strøm i 2 timer, registrer temperaturstigningskurver ved kritiske punkter. Akseptansekrav: Omgivende temp + Lederens temperaturstigning ≤ Isolasjonens termiske rating (f.eks., ≤70°C for PVC).

Kabeloppsett geometri påvirker kjøling:

• Oppretthold avstand ≥2× kabel diameter for parallelle kjøring.

• Vertikal installasjon dissiperer varme 15–20% bedre enn horisontal ruting—foretrekk for høystrømslinjer.

• Minimumsbuerekveire bør være ≥6× lederdiameter for å unngå lokal varmetrapning.

Overvåk lederaldring dynamisk: under normal bruk, øker kobbermotstanden ~0,5% årlig. Etter fem år, vurder ampakapasiteten på nytt. Installer temperatursensorer ved kritiske noder og implementer sanntidsadvarsler.

Kobber-aluminium overgangsforbindelser krever spesiell omsorg. Galvanisk korrosjon oppstår ved grensesnitt mellom ulike metaller—bruk alltid sertifiserte bi-metalliske koblinger og bruk antioksidantfett. En analyse av en understasjonsfeil viste at uskyttede Cu-Al forbindelser i fuktige forhold treblete kontaktmotstanden innen tre måneder, noe som førte til smelting.

Spenningsfall må også tas i betraktning, spesielt i lange strømkabler. Sørg for at terminalspenningen forbli ≥95% av nominell verdi. Når både temperaturøkning og spenningsfall begge gjelder, velg lederstørrelse basert på den strengere kravet.

Termisk motstand hos isolering er viktig. Termisk ledningsevne varierer stort—f.eks. er silikonkautsjuk dobbelt så god som PVC, noe som tillater 8–12% høyere strøm med samme størrelse. For høytemperaturapplikasjoner, bruk XLPE (krysslenket polyetylen) isolering, kvalifisert for kontinuerlig drift opptil 90°C.

Til slutt, elektromagnetiske effekter—hudpåvirkning og nærhetseffekt—reduserer effektiv lederareal i AC-systemer. For store enkelskjærende ledere, er det mer effektivt å bruke flere mindre parallelle ledere for temperaturkontroll enn en enkelt for stor en.
Vi tilbyr en profesjonal lommeregner—vær vennlig å besøke Lommeregner-seksjonen på vår nettside hvis du trenger den!