Переход от меди к алюминию – проблема нагрева клемм силового кабеля среднего и низкого напряжения

Что пошло не так? Вы только что обнаружили проблему перехода медь-алюминий.

Физика разнородных металлов

Медь и алюминий при нагревании расширяются с разной скоростью. Медь расширяется примерно на 17 микродеформаций на градус Цельсия. Алюминий расширяется примерно на 23 микродеформации на градус Цельсия. При протекании тока клемма нагревается. Алюминиевый проводник пытается вырасти больше, чем медный наконечник.

В течение сотен термических циклов это дифференциальное движение приводит к ослаблению соединения. Неплотное соединение имеет более высокое сопротивление. Более высокое сопротивление создает больше тепла. Цикл ускоряется до тех пор, пока терминал не начнет светиться.

Почему с кабелями среднего напряжения хуже

Соединения низкого напряжения иногда могут допускать небольшое ослабление. Но Клеммы силовых кабелей среднего и низкого напряжения в цепях среднего напряжения пропускают более высокие токи. Больше тока означает больше тепла. Больше тепла означает большее дифференциальное расширение. Клемма среднего напряжения, сопротивление которой начинается с 0,5 миллиом, может достичь 5 миллиом после года езды на велосипеде. При силе тока 200 ампер это 200 ватт тепла – достаточно, чтобы расплавить изоляцию.

Где с другими кабелями это проще

Кабель для хранения энергии внутри стойки BESS может подвергаться меньшему термическому циклированию, поскольку ток прерывистый – заряд, разряд, отдых. Воздушный изолированный кабель качается на ветру, постоянно охлаждая и снижая пиковые температуры. Однако силовой кабель среднего и низкого напряжения в кабелепроводе работает непрерывно. Нарастает жар. Проблема усугубляется.

Исправление

• Используйте биметаллические наконечники – алюминиевые на стороне проводника, медные на стороне шины. Два металла сварены трением, поэтому дифференциальное расширение происходит внутри наконечника, а не на винте клеммы.

• Перед обжатием нанесите на алюминиевый проводник антиоксидантный состав (например, Noalox). Он предотвращает образование оксида алюминия, что повышает устойчивость.

• Повторно затяните терминал после первых 24 часов работы, затем еще раз через месяц, а затем ежегодно. Динамометрический ключ, установленный в соответствии со спецификациями производителя наконечников, не является обязательным.

• Для критических цепей используйте тарельчатую пружинную шайбу под головкой болта. Он сохраняет силу зажима при расширении и сжатии материалов.

Реальная стоимость

В центре обработки данных неоднократно возникали горячие точки на окончаниях силовых кабелей среднего и низкого напряжения. Они использовали медные наконечники на алюминиевых кабелях. После перехода на биметаллические наконечники и введения графика повторной затяжки горячие точки исчезли. Исправление стоило 200 долларов за одно завершение. Время простоя, которого им удалось избежать, стоило 10 000 долларов в час.

Ваш силовой кабель среднего и низкого напряжения не обязательно должен быть нагревателем. Используйте биметаллические наконечники, добавляйте антиоксидант и регулярно затягивайте. Медь и алюминий могут жить вместе – вам просто нужно управлять этим браком.