Veličina bakrene vodilice u odnosu na porast temperature u odvojačicima od 145kV
Veza između temperature porasta struje odvojnika na 145 kV i dimenzije bakrene vodilice leži u balansiranju kapaciteta prenosa struje i efikasnosti otporavanja toplini. Temperature porasta struja se odnosi na maksimalnu kontinuiranu struju koju vodilica može nositi bez prelaska preko njenog specifičnog ograničenja temperature porasta, a dimenzija bakrene vodilice direktno utiče na ovaj parametar.
Razumevanje ove veze počinje sa fizičkim osobinama materijala vodilice. Vodljivost, otpornost i koeficijent topline proširenja bakra određuju generisanje toplote pod opterećenjem i brzinu disipacije toplote. Veće presečne površine smanjuju otpornost po jedinici dužine, time generišu manje toplote pri istoj struji. Na primer, bakrena žica od 2,5 mm² ima niži porast temperature nego žica od 1,5 mm² kada nosi 20 A.
Pri odabiru dimenzije vodilice, moraju se celokupno proceniti tri ključna faktora:
Karakteristike opterećenja, uključujući magnitudu fluktuacija struje i trajanje. Oprema sa često startovanjima/stopovanjima ili kratkovremenim preopterećenjima zahteva razmatranje efekata privremene temperature porasta na izolaciju.
Okružna temperatura: Više okružne temperature zahteva veće vodilice kako bi se kompensovao dodatni toplinski stres.
Metod instalacije: Zatvorene cevi pružaju lošu disipaciju toplote; dimenzija vodilice treba da se poveća najmanje 20% u odnosu na otvorene instalacije.
Kritične granice mogu se proceniti koristeći formulu:
ΔT = (I² · R · t) / (m · c)
gde je I struja, R otpornost po jedinici dužine, t vreme, m masa vodilice, a c specifična toplotna kapacitet. U praksi, često se koriste tablice za brzo referenciranje—na primer, pri 40°C okružne temperature, standardne BV žice imaju sledeće amperage: 1,5 mm² → 16 A, 2,5 mm² → 25 A, 4 mm² → 32 A.
Treba izbegavati uobičajene greške. Neki pretpostavljaju da samo povećanje dimenzije vodilice rešava pregrejanje—ali loš kontakt terminala, oksidacija na spojevima ili losi spojevi mogu uzrokovati lokalizovane tople tačke. U jednom slučaju, loše crkljeni 4 mm² bakreni spoj dostigao je 120°C pri samo 15 A, daleko premašujući ukupni porast temperature vodilice od 65°C.
Čistoća bakra značajno utiče na porast temperature. Bakar bez kiseonika (99,9% Cu) ima 8–12% nižu otpornost nego reciklirani bakar, omogućavajući ~10% veću kapacitet struje na istoj veličini. Preporučljivo je koristiti bakrene žice u skladu sa standardima GB/T 395 za električne primene.
Strategije praktične primene mogu biti strukturirane u tri nivoa:
Nivo 1 (Osnovno uparivanje): Izaberite dimenziju vodilice na osnovu 1,2× nominisane struje.
Nivo 2 (Dinamička kompenzacija): Prilagodite faktor snage—induktivne opterećenje zahtevaju 5–8% veće vodilice.
Nivo 3 (Dizajn redundancije): Rezervišite 20% margina struje na kritičnim krugovima za neočekivane preopterećenja.
Disipacija toplote može biti unapređena kroz strukturne i materijalne poboljšanja:
Žice sa više konopaca nude >30% veću površinu od čvrstih žica.
Ploštanje s cinkom smanjuje otpornost kontakta za 15–20%.
U zatvorenom aparaturomenju, zamena spajanih kabela bakrenim busbarima unapređuje disipaciju toplote za 40% dok smanjuje broj spojeva.
Intervali održavanja utiču na dugoročnu stabilnost. Proverite uskoćenost spojeva svakih 500 radnih sati, koristite termografsku sliku za praćenje raspodele temperature i promenite oksidirane terminalne štapiće odmah. U vlaznim okruženjima, primenite protivkorozijske prevlake kako biste sprečili elektrokemijsku degradaciju koja povećava otpornost.
Posebni scenariji zahtevaju prilagođene pristupe:
Oprema visoke frekvencije (>1 kHz): Efekat kože postaje značajan; koristite više paralelnih tankih konopaca umesto jednog debelog vodilica.
Nebalansirani trofazni sistemi: Dimenzioni vodilice na osnovu najveće faze struje; neutralne vodilice ne bi trebalo da budu manje od faznih vodilica.
Eksperimentalna validacija je neophodna. Igradi test rig i pokreni ga na 1,5× nominisane struje tokom 2 sata, beležeći krive porasta temperature na kritičnim tačkama. Kriterijumi prihvatanja: Okružna temperatura + Porast temperature vodilice ≤ Termalna ocena izolacije (npr., ≤70°C za PVC).
Geometrija rasporeda kabela utiče na hlađenje:
Održavajte razmak ≥2× prečnik kabela za paralelne rute.
Vertikalna instalacija disipira toplinu 15–20% bolje od horizontalne rute—preferirajte za linije visokih struja.
Minimalni poluprečnik savijanja treba da bude ≥6× prečnik vodilice kako bi se izbegao lokalizovani zadržavanje toplote.
Monitorujete staranje vodilice dinamički: pod normalnim korišćenjem, otpornost bakra se povećava ~0,5% godišnje. Nakon pet godina, ponovo procenite amperage. Instalirajte senzore temperature na kritičnim čvorovima i implementirajte realne vremenske pragove upozorenja.
Prekidni spojevi od bakra i aluminijuma zahtevaju posebnu pažnju. Galvanska korozija se javlja na međusprezi različitih metala—uvijek koristite sertifikovane dvo-metalne konektore i nanosite protikorozioni mast. Jedna analiza propada podstajnice je pokazala da su nezaštićeni Cu-Al spojevi u vlažnim uslovima triput povećali kontakt otpornost unutar tri meseca, doveli do taloženja.
Treba uzeti u obzir i pad napona, posebno na duge rute. Osigurajte da terminalni napon ostaje ≥95% nominalne vrednosti. Kada se primenjuju ograničenja zbog porasta temperature i pada napona, izaberite prečnik vodilja koji diktuje stroža zahteva.
Teplo-insulativni otpor ima značajnu ulogu. Toplotna provodljivost se značajno razlikuje—na primer, silikonska guma je dva puta topljenije od PVC-a, što omogućava 8–12% veći tok na istoj veličini. Za visokotemperaturne primene koristite XLPE (križano vezan polietilen) izolaciju, koja je odobrena za kontinuiranu operaciju do 90°C.
Na kraju, elektromagnetski efekti—kožni efekat i efekat blizine—smanjuju efektivnu površinu vodilja u AC sistemima. Za velike jednosrčne vodilje, upotreba više manjih paralelnih vodilja je učinkovitija za kontrolu temperature nego jedan preveliki.
Ponudili smo profesionalni kalkulator—molimo posetite sekciju Kalkulator na našem sajtu ako ga trebate!
