Bakıriletken Çapı vs Sıcaklık Artışı 145kV Kesici Anahtarlarda

145 kV kesici anahtarı ile bakır iletken boyutu arasındaki ilişki, akım taşıma kapasitesi ve ısı verimliliği arasında denge sağlamaktadır. Sıcaklık artışı akımı, bir iletkenin belirli sıcaklık artış limitini aşmadan taşıyabileceği maksimum sürekli akımı ifade eder ve bakır iletken boyutu bu parametreyi doğrudan etkiler.

Bu ilişkiye ilişkin anlayış, iletken malzemenin fiziksel özelliklerinden başlar. Bakırın iletkenliği, direnç değeri ve termal genişleme katsayısı, yük altında ısı üretimi ve ısı verim hızını belirler. Daha büyük kesit alanları, birim uzunluk başına direnci azaltarak aynı akımda daha az ısı üretir. Örneğin, 20 A akım taşıyan 2.5 mm² bakır tel, 1.5 mm² telin olduğundan daha düşük sıcaklık artışına sahiptir.

İletken boyutunu seçerken üç temel faktör bütüncül olarak değerlendirilmelidir:

• Yük özellikleri, akım dalgalanmasının büyüklüğü ve süresi dahil. Sık başlangıç/durma veya kısa vadeli aşırı yükler içeren ekipmanlarda yalıtım üzerinde geçici sıcaklık artış etkileri dikkate alınmalıdır.

• Çevresel sıcaklık: Yüksek çevre sıcaklıkları, ek termal stresi telafi etmek için daha büyük iletkenler gerektirir.

• Yükleme yöntemi: Kapalı borularda kötü ısı verimi olması nedeniyle, açık yüklemede kullanılan iletken boyutunun en az %20 artırılması gerekir.

Kritik eşik değerleri aşağıdaki formül kullanılarak tahmin edilebilir:
ΔT = (I² · R · t) / (m · c)
burada I akım, R birim uzunluk başına direnç, t zaman, m iletken kütlesi ve c spesifik ısı kapasitesidir. Pratikte, hızlı referans tabloları yaygın olarak kullanılır—örneğin, 40°C çevre sıcaklığında standart BV tellerin şu amperajları vardır: 1.5 mm² → 16 A, 2.5 mm² → 25 A, 4 mm² → 32 A.

Sık karşılaşılan yanlış anlaşılmalar önlenmelidir. Bazıları, sadece iletken boyutunu artırarak aşırı ısınmayı çözebileceklerini düşünür—ancak zayıf terminal teması, bağlantı noktalarındaki oksitleme veya gevşek bağlantılar lokal sıcaklık odaklarına neden olabilir. Bir örnekte, kötü sıkıştırılmış 4 mm² bakır bağlantının 15 A'da 120°C'ye ulaştığı görülür, bu da iletkenin toplam sıcaklık artışının 65°C'sini çok aşmıştır.

Bakır safiyeti sıcaklık artışını önemli ölçüde etkiler. Oksijensiz bakır (%99.9 Cu), geri dönüştürülmüş bakırdan %8–12 daha düşük direnç değeri gösterir, bu da aynı boyutta %10 daha yüksek akım kapasitesine olanak tanır. Elektrik uygulamaları için GB/T 395 standartlarına uygun bakır tel kullanılması önerilir.

Pratik uygulama stratejileri üç katmanda yapılandırılabilir:

• Katman 1 (Temel Eşleştirme): Nominal akımın 1.2×'i temelinde iletken boyutu seçilir.

• Katman 2 (Dinamik Kompansasyon): Güç faktörüne göre ayarlanır—endüktif yükler için %5–8 daha büyük iletkenler gerekir.

• Katman 3 (Yedeklik Tasarımı): Beklenmeyen ani yükselmeler için kritik devrelerde %20 akım marjı rezerv edilir.

Isı verimi yapısal ve malzeme geliştirmeleri aracılığıyla artırılabilir:

• Tel iletkenler, tek çekirdekli tellere kıyasla %30 daha fazla yüzey alanı sunar.

• Kalay kaplama, temas direncini %15–20 azaltır.

• Kapalı anahtar kabinetlerinde, demet kabloların yerine bakır busbarların kullanılması, ısı verimini %40 artırırken bağlantı noktalarını azaltır.

Bakım aralıkları, uzun vadede istikrarı etkiler. Her 500 çalışma saatinde bağlantı sıkılığını kontrol edin, sıcaklık dağılımını termal görüntüleme ile izleyin ve oksitlenmiş terminalleri hemen değiştirin. Nemli ortamlarda, elektrokimyasal bozulmayı önlemek için anti-korozyon kaplamaları uygulayın, bu da direnç artışı sağlar.

Özel senaryolar özel yaklaşımlara ihtiyaç duyar:

• Yüksek frekanslı ekipman (>1 kHz): Cilt etkisi önem kazanır; tek kalın iletken yerine paralel ince tel tel kullanın.

• Dengesiz üç faz sistemleri: En yüksek faz akımına dayalı olarak iletkenlerin boyutlandırılması yapılır; nötr iletkenler faz iletkenlerinden daha küçük olmamalıdır.

Deneysel doğrulama esastır. Test setini inşa edin ve nominal akımın 1.5×'i ile 2 saat çalıştırın, kritik noktalardaki sıcaklık artış eğrilerini kaydedin. Kabul kriterleri: Çevre sıcaklığı + iletken sıcaklık artışı ≤ yalıtım termal derecesi (örneğin, PVC için ≤70°C).

Kablo yerleşim geometrisi soğutmayı etkiler:

• Paralel hatlar için en az iki kat kablo çapı boşluk bırakın.

• Dikey yükleme, yatay yönlendirmeye göre %15–20 daha iyi ısı verir—yüksek akım hatları için tercih edin.

• Minimum bükme yarıçapı iletken çapının en az altı katı olmalıdır, böylece lokal ısı tutsaklığı önlenir.

İletken yaşlanmasını dinamik olarak izleyin: normal kullanım koşullarında, bakır direnci yıllık yaklaşık %0.5 artar. Beş yıl sonra, amperajı yeniden değerlendirin. Kritik düğümlerde sıcaklık sensörleri kurun ve gerçek zamanlı uyarı eşiğini uygulayın.

Bakır-alüminyum geçiş bağlantıları özel dikkate ihtiyaç duyar. Farklı metal arayüzlerinde galvanik korozyon oluşur—her zaman sertifikalı iki metalli konektörleri kullanın ve antioksidan yağ uygulayın. Bir alt istasyon başarısızlık analizi, nemli koşullarda korumasız Cu-Al bağlantıların üç ay içinde temas direncini üç katına çıkardığını, bu da erimeye neden olduğunu göstermiştir.

Gerilim düşümü de göz önünde bulundurulmalıdır, özellikle uzun mesafe hatlarında. Terminal geriliminin nominal değerin %95'ine eşit veya daha yüksek kalmasını sağlayın. Hem sıcaklık artışı hem de gerilim düşümü kısıtlamaları uygulanıyorsa, daha sıkı gerekliliklere dayalı olarak iletken boyutunu seçin.

yalıtım termal direnci önemli bir rol oynar. Termal iletkanlık büyük farklılıklar gösterir—örneğin, silikon lastiği PVC'nin iki katıdır, aynı büyüklükte %8-12 daha yüksek akımı sağlar. Yüksek sıcaklık uygulamaları için, sürekli işlemde 90°C'ye kadar olan XLPE (çapraz bağlantılı polietilen) yalıtımını kullanın.

Son olarak, elektromanyetik etkiler—deri etkisi ve yakınlık etkisi—AC sistemlerinde etkin iletken alanı azaltır. Büyük tek çekirdekli iletkenler için, tek büyükten ziyade birden fazla küçük paralel iletken kullanımı, sıcaklık kontrolü açısından daha etkilidir.
Profesyonel bir hesap makinesi sunuyoruz—eğer ihtiyacınız varsa, lütfen web sitemizdeki Hesap Makinesi bölümüne gidin!