Velikost bakrene vodilnice glede na temperaturno povečanje v odvzkuških napravah pri 145 kV

Vrzel med temperaturno točko stiga 145 kV odzivnika in velikostjo bakrene vodilne vode je v uravnoteženju nosilnosti struje in učinkovitosti razprševanja toplote. Temperaturna točka stiga se nanaša na največjo zvezno struja, ki jo lahko vodilo prenaša, ne da bi preseglo določeno mejo povečanja temperature, in velikost bakrene vodilne vode neposredno vpliva na ta parameter.

Razumevanje te relacije začne z fizikalnimi lastnostmi materiala vodila. Vodljivost, upornost in koeficient toplinske širine bakra določata oba, generiranje toplote pod opto in hitrost razprševanja toplote. Večji prečni prerezi zmanjšajo upornost na enoto dolžine, s tem pa pri isti struji ustvarijo manj toplote. Na primer, bakrena žica z 2,5 mm² prečnim prerezem pri 20 A kaže nižjo temperaturno točko kot žica z 1,5 mm² prečnim prerezem.

Pri izbiri velikosti vodila morajo biti ocenjeni tri ključni faktorji:

• Lastnosti opte, vključno z amplitudo in trajanjem fluktuacij struje. Oprema z pogostimi vklopom/izklopom ali kratkotrajnimi pretokami zahteva upoštevanje efektov povremennega povečanja temperature na izolacijo.

• Okoliška temperatura: Višje okoliške temperature zahtevajo večja vodila, da se kompenzira dodatni toplinski stres.

• Način namestitve: Zaprti vodiči ponujajo slabo razprševanje toplote; velikost vodila bi morala biti povečana vsaj za 20% v primerjavi z odprtimi namestitvami.

Kritične pragove lahko ocenimo z uporabo formule:
ΔT = (I² · R · t) / (m · c)
kjer je I struja, R upornost na enoto dolžine, t čas, m masa vodila in c specifična toplotna kapaciteta. V praksi se pogosto uporabljajo hitre referenčne tabele - na primer, pri 40°C okoliški temperature imajo standardne BV žice naslednje ampacitete: 1,5 mm² → 16 A, 2,5 mm² → 25 A, 4 mm² → 32 A.

Zgrešene predpostavke je treba izogniti. Nekateri mislijo, da preprosto povečanje velikosti vodila reši prehlaševanje - toda slaba kontaktiranost terminalov, oksidacija pri spojih ali lučne povezave lahko povzročijo lokalne točke toplote. V enem primeru je slabo ohranjena 4 mm² bakrena povezava dosegle 120°C pri le 15 A, kar je daleč preseglo masno temperaturno točko vodila 65°C.

Čistota bakra znatno vpliva na temperaturno točko. Bakar brez kisika (99,9% Cu) ima 8–12% nižjo upornost kot recikliran bakar, kar omogoča ~10% višjo kapaciteto struje pri enaki velikosti. Priporoča se uporaba bakrenih žic, ki so skladne s standardi GB/T 395 za električne aplikacije.

Praktične strategije uporabe lahko strukturiramo v tri stopnje:

• Stopnja 1 (Osnovno ujemanje): Izberite velikost vodila na osnovi 1,2× merilne struje.

• Stopnja 2 (Dinamična kompenzacija): Prilagodite faktor moči - induktivne opte zahtevajo 5–8% večja vodila.

• Stopnja 3 (Izobraževanje z nadzornimi elementi): Rezervirajte 20% strumsko maržo na kritičnih vezjah za nepričakovane pretoke.

Razprševanje toplote lahko izboljšamo z strukturnimi in materialnimi izboljšavami:

• Žice s številnimi delci ponujajo >30% več površine kot peščeni državi.

• Pobrsljanje z tinom zmanjša upornost pri stiku za 15–20%.

• V zaprtih spremevalnikih zamenjava ovitega kabelja z bakrenimi busbarji izboljša razprševanje toplote za 40%, hkrati pa zmanjša število povezovalnih točk.

Intervali vzdrževanja vplivajo na dolgoročno stabilnost. Preverite trdnost povezav vsakih 500 operativnih ur, uporabite termografsko slikanje za spremljanje porazdelitve temperature in takoj zamenjajte oksidirane terminalne točke. V vlage okoljih uporabite protikorozijske premaze, da preprečite elektrokemijsko degradacijo, ki poveča upornost.

Posebni scenariji zahtevajo prilagojene pristope:

• Oprema visoke frekvence (>1 kHz): Efekt kože postane značilen; uporabite več vzporednih tankih delcev namesto enega debeljega vodila.

• Neuravnoteženi trifazni sistemi: Velikost vodil izberite glede na najvišjo fazno struja; neutralna vodila ne sme biti manjša od faznih vodil.

Eksperimentalna validacija je bistvena. Zgrajte testni stend in ga požgajte na 1,5× merilne struje za 2 ure, zabeležite krivulje temperaturnega povečanja na kritičnih točkah. Kriteriji sprejetja: Okoliška temp + Povečanje temperature vodila ≤ Toplotna stopnja izolacije (npr., ≤70°C za PVC).

Geometrija postavitve kablja vpliva na hlačenje:

• Ohranite razmik ≥2× premer kabla za vzporedne teče.

• Vertikalna namestitev razpršuje toploto 15–20% bolje kot horizontalna usmeritev - preferirajte za visokostrujske linije.

• Minimalni polmer ukrivljenosti bi moral biti ≥6× premer vodila, da se izogne lokalnemu zajezu toplote.

Nadzor staritve vodila dinamično: pri normalni uporabi se upornost bakra poveča ~0,5% letno. Po petih letih ponovno evaluirajte ampaciteto. Namestite senzorje temperature na kritičnih vozliščih in uvedite real-time opozoriške pragove.

Prijelazni spoji med bakrom in aluminijem zahtevajo posebno pozornost. Galvanske korozije se pojavljajo na meji različnih kovin – vedno uporabite certificirane dvokovinske povezave in nanesite protikorozijsko mast. Analiza odpovedi podstavne postaje je pokazala, da so nezaščitene Cu-Al povezave v vlagevih pogojih v tri meseci trostrarile kontaktne upornosti, kar je vodilo do topnega prekinitve.

Tudi padec napetosti je potrebno upoštevati, zlasti pri daljših vodnikih. Poskrbite, da ostane končna napetost ≥95% nominalne vrednosti. Ko se upoštevata omejitvi temperature in padec napetosti, izberite premer vodnika glede na strožje zahteve.

Toplotna upornost izolacije je pomembna. Toplotna prevodnost se zelo razlikuje – na primer, silikonska guma ima dvojnjo toplotno prevodnost v primerjavi s PVC, kar omogoča 8–12% višji tok pri enaki velikosti. Za visoko temperaturne aplikacije uporabite XLPE (križano povezan polietilen) izolacijo, ki je ocenjena za zvezno delovanje do 90°C.

Na koncu, elektromagnetni učinki – koževo in blizučni učinek – zmanjšujeta učinkovito površino vodnika v AC sistemih. Za velike enojne vodnike je bolj učinkovito za kontrolo temperature uporabiti več manjših vzporednih vodnikov namesto enega prevelikega.
Ponujamo profesionalni kalkulator – obiščite razdelek Kalkulator na naši spletni strani, če ga potrebujete!