สำหรับการส่งกำลังไฟฟ้า ใช้สายทองแดงหรือสายอลูมิเนียม?

เมื่อคุณมองสายไฟฟ้าแรงสูง ส่วนใหญ่จะทำจากอลูมิเนียม แม้ในห้องปฏิบัติการทองแดงจะเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีกว่า ปัจจัยที่กำหนดการใช้อลูมิเนียมไม่ใช่ไฟฟ้าแต่เป็นน้ำหนัก ระยะของช่วงสาย และราคา บทความนี้สรุปการใช้งานของวัสดุแต่ละชนิด อธิบายว่าทำไมอลูมิเนียมจึงมีบทบาทเหนือทองแดงในกรณีของสายส่งไฟฟ้าแรงสูงเหนือศีรษะ แต่ยังแข่งขันกับทองแดงในสายส่งใต้ดินและอุปกรณ์สวิตช์ และอธิบายผลที่เกิดขึ้นที่จุดสิ้นสุดของสาย.

คำตอบสั้น: ปริมาณการส่งกำลังไฟฟ้าแรงสูงผ่านสายไฟฟ้าเหนือศีรษะส่วนใหญ่ทำผ่านสายอลูมิเนียม ซึ่งคิดเป็นมากกว่า 90% ของสายส่งไฟฟ้านำเข้าทั้งหมด สายอลูมิเนียมที่ใช้สำหรับการส่งกำลังไฟฟ้ารู้จักกันทั่วไปในชื่อ ACSR ซึ่งหมายถึงสายอลูมิเนียมที่มีแกนเหล็ก สายทองแดงใช้ในกรณีที่ต้องการพื้นที่และความน่าเชื่อถือของการเชื่อมต่อมากกว่าน้ำหนักสาย เช่น การติดตั้งสายเคเบิล รถบัส มอเตอร์ และหม้อแปลง อลูมิเนียมส่งไฟฟ้าได้เพียง 61% ของทองแดงและมีราคาประมาณ 25-30% ของราคาทองแดง แต่มีน้ำหนักน้อยกว่าทองแดง 70% ซึ่งหมายความว่าสายอลูมิเนียมที่มีความต้านทานไฟฟ้าเท่ากับทองแดงจะมีน้ำหนักประมาณครึ่งหนึ่งเนื่องจากมีความต้านทานไฟฟ้าเท่ากับสายทองแดงและมีเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่กว่าเล็กน้อย.

ตัวเลขที่ตัดสินข้อโต้แย้ง

โลหะทั้งสองชนิดมีความสามารถในการนำไฟฟ้าที่ดี แต่ความแตกต่างน้อยกว่าที่หลายคนคิดเมื่อเราไม่เปรียบเทียบสายไฟขนาดเดียวกันแต่เปรียบเทียบสายไฟที่มีความสามารถเท่ากัน ทองแดงเป็นผู้ชนะเพราะมีปริมาตรมากกว่า ทองแดงสามารถนำไฟฟ้าได้มากกว่าสำหรับสายไฟที่มีพื้นที่เท่ากัน อลูมิเนียมเป็นผู้ชนะเพราะน้ำหนักจำเพาะต่ำกว่าอย่างมาก ทำให้น้ำหนักเบาและราคาถูกกว่าสำหรับความสามารถในการนำไฟฟ้าเท่ากัน.

คุณสมบัติที่ 20 °C	ทองแดงดึงแข็ง	อลูมิเนียมดึงแข็ง	เหล็กชุบสังกะสี
ความต้านทานไฟฟ้า (×10^-8 Ω·ม.)	1.72	2.83	ประมาณ 14
ความนำไฟฟ้า (1% IACS)	97 (ทองแดงอบอ่อน 100)	61	ประมาณ 12
ความหนาแน่น (กก./ม³)	8,890	2,703	7,800
ความต้านแรงดึงสูงสุด (MPa)	380-420	160-200	1,300-1,500
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ (×10^-3/°C)	3.93	4.03	4.5
ต้นทุนวัสดุสัมพัทธ์ (ประมาณปี 2026)	8,800-11,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน	2,400-3,200 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน	ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

ในแง่วิศวกรรม ผลกระทบจะชัดเจน เมื่อพูดถึงความต้านทานไฟฟ้า อลูมิเนียมมีพื้นที่ผิวประมาณ 1.6 เท่าของทองแดง ซึ่งกว้างกว่าทองแดงประมาณ 1.28 เท่า อย่างไรก็ตาม แม้สายตัวนำนี้จะมีขนาดใหญ่ แต่มีน้ำหนักเพียงครึ่งหนึ่ง นอกจากนี้ เนื่องจากราคาวัตถุดิบสำหรับการผลิตอลูมิเนียมต่ำกว่าทองแดงอย่างมาก ตัวนำอลูมิเนียมขนาดเดียวกันมีราคาประมาณ 35-50% ของทองแดงและยังมีน้ำหนักเบากว่า 52% ด้วยตัวมันเอง.

ในขณะที่อลูมิเนียมมีข้อเสียใหญ่ในแง่กลไก ความแข็งแรงทางแรงดึงต่ำกว่าทองแดงเกือบครึ่งหนึ่ง นอกจากนี้ยังมีข้อเสียเมื่อรับภาระระยะยาวเนื่องจากเกิดการยืดตัว.

ทำไมอลูมิเนียมจึงชนะในสายส่งเหนือศีรษะ

โดยการแยกสองหน้าที่นี้ ปัญหาจะหายไปอย่างสมบูรณ์ ACSR (Aluminium Conductor Steel Reinforced) ประกอบด้วยสายอลูมิเนียมด้านนอกและแกนเหล็กและเหล็กชุบสังกะสีด้านใน แกนเหล็กรักษาความตึงในขณะที่อลูมิเนียมรับผิดชอบในการนำกระแสไฟฟ้า เหล็กแทบไม่มีบทบาททางไฟฟ้าเนื่องจากอยู่ที่แกนของตัวนำ โดยความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าของมันต่ำที่สุดในตัวนำประเภทนี้ ตัวนำถูกกำหนดเป็น 54/7 ซึ่งหมายความว่ามีสายอลูมิเนียม 54 เส้นรอบ 7 เส้นของแกนเหล็ก.

เมื่อทำตัวนำให้มีน้ำหนักเบา การก่อสร้างระบบส่งไฟฟ้าทั้งหมดจะมีต้นทุนที่ถูกลง สายที่เบากว่าจะอนุญาตให้มีช่วงระยะห่างระหว่างเสาไฟฟ้ายาวขึ้น ซึ่งหมายถึงเสาไฟฟ้าน้อยลง ฐานรากเล็กลง และพื้นที่ที่ต้องเคลียร์น้อยลง ตามการประเมินของอุตสาหกรรมต่างๆ การประหยัดสำหรับโครงสร้างพื้นฐานเมื่อใช้ระบบทองแดงทั้งหมดสามารถสูงถึง 20-40% ในสายส่งที่ยาวขึ้น ข้อได้เปรียบนี้เกินกว่าการคำนวณประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าทั้งหมด.

ยังมีโบนัสอีกอย่างที่ต้องพิจารณา เนื่องจากการออกแบบตัวนำ AC ที่มีความต้านทานเท่ากันมีเส้นผ่านศูนย์กลางกว้างกว่าประมาณ 28% ประจุไฟฟ้าจะกระจายบนพื้นผิวอย่างสม่ำเสมอมากขึ้นและผลกระทบของการคายประจุแบบโคโรนาจะลดลง สิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นขนาดเกินในไซต์ก่อสร้างกลับกลายเป็นโบนัสที่ดีในระดับแรงดันไฟฟ้า 400 kV.

ตัวนำ	โครงสร้าง	แหล่งกำลังแรง	ใช้ที่ไหน
AAC	เส้นอลูมิเนียมทั้งหมด	อลูมิเนียมเท่านั้น	ช่วงสั้น, บัสสถานีย่อย, การกระจายในเมือง
AAAC	เส้นโลหะผสมอลูมิเนียม-แมกนีเซียม-ซิลิคอน	โลหะผสม	บรรยากาศชายฝั่งและอุตสาหกรรม; ไม่มีการกัดกร่อนแบบไบเมทัลลิก
ACSR	อลูมิเนียมบนแกนเหล็กชุบสังกะสี	แกนเหล็ก	ค่าเริ่มต้นสำหรับการส่งไฟฟ้าทางอากาศทั่วโลก
ACAR	อลูมิเนียมบนเส้นโลหะผสมอลูมิเนียม	แกนโลหะผสม	เส้นทางที่ไวต่อการกัดกร่อนต้องการความแข็งแรงมากกว่า AAC
ACSS	อลูมิเนียมอบอ่อนบนแกนความแข็งแรงสูง	แกน, โดยส่วนใหญ่ทั้งหมด	การเพิ่มกำลังไฟในเส้นทางที่มีอยู่; อุณหภูมิการทำงานสูง

ที่ทองแดงยังคงชนะ และเหตุผลที่เป็นเช่นนั้น

สายเคเบิลใต้ดินเป็นป้อมปราการสุดท้ายของทองแดงในอุตสาหกรรมสายเคเบิล และเหตุผลนั้นคือปัญหาพื้นที่ ร่อง, ท่อ หรือถาดสายเคเบิลมีพื้นที่ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า และทุกตารางมิลลิเมตรเพิ่มเติมของตัวนำต้องได้รับการพิสูจน์โดยการขุด, การวางท่อ และความพยายามในการดึงสายเคเบิล ที่ใดก็ตามที่ต้องการหน้าตัดขนาดใหญ่ การนำไฟฟ้าของทองแดงจะชนะการแข่งขัน การใช้งานใต้น้ำสร้างเหตุผลเพิ่มเติมสำหรับการใช้ทองแดง: โครงสร้างที่แข็งแรงสำหรับการวิ่งที่ไม่มีการรองรับเป็นระยะทางยาวและที่จุดเข้าสายเคเบิลที่มีการดึงสายเคเบิล.

ในอุปกรณ์ไฟฟ้าภาพชัดเจนยิ่งขึ้น บัสบาร์, ขดลวดมอเตอร์และหม้อแปลง, ขดลวดคอนแทคเตอร์, สายควบคุมทั้งหมดทำจากทองแดง เนื่องจากตัวเรือนมีขนาดคงที่ และคุณภาพการเชื่อมต่อแสดงออกมากกว่าราคาของโลหะ บัสบาร์ไฟฟ้า 3,200 A ที่ทำจากทองแดงควรมีหน้าตัดประมาณ 1.6 เท่าที่เล็กกว่าที่ทำจากอลูมิเนียมซึ่งโดยปกติไม่พอดี การขับเคลื่อน DC (รางที่สามของรถไฟใต้ดินและระบบเหนือศีรษะ, เตาอาร์ค, โรงงานอิเล็กโทรไลติก) ยังคงใช้ทองแดงเพื่อวัตถุประสงค์เดียวกัน.

จากนั้นมีข้อโต้แย้งเรื่องการแปลง: ระบบปัจจุบันที่สร้างจากทองแดงไม่สามารถเปลี่ยนเป็นอลูมิเนียมได้โดยไม่เปลี่ยนสมมติฐานทั้งหมดเกี่ยวกับความสามารถในการรับกระแส, การจัดอันดับความผิดพลาด และการตั้งค่าการป้องกันในเวลาเดียวกัน.

โหมดความล้มเหลวที่ทำให้อะลูมิเนียมมีชื่อเสียงไม่ดี

อะลูมิเนียมได้รับชื่อเสียงไม่ดีซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากตัวมันเอง — แต่ไม่ใช่ความผิดของวัสดุ ในช่วงเวลาที่ต้นทุนทองแดงสูงอย่างไม่เคยมีมาก่อน มีการสมมติว่าการใช้เทคโนโลยี, อุปกรณ์ และค่าทอร์คเดียวกันที่ใช้กับทองแดงจะสามารถใช้ได้กับอะลูมิเนียมในบ้านเรือนในอเมริกาเหนือ คุณสมบัติสามประการมีบทบาทในสถานการณ์นี้.

ประการแรก อะลูมิเนียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและก่อตัวเป็นชั้นออกไซด์ ซึ่งเป็นวัสดุฉนวนที่มีจุดหลอมเหลวประมาณ 2,072 °C ดังนั้นจึงดีสำหรับการต้านทานการกัดกร่อนแต่ไม่ดีสำหรับขั้วสกรู ประการที่สอง อะลูมิเนียมขยายตัวมากกว่าทองแดงอย่างมีนัยสำคัญในระหว่างรอบความร้อน ดังนั้นการเชื่อมต่อที่ทำจะหลวมหลังจากรอบความร้อนจำนวนมาก ประการที่สาม เนื่องจากอะลูมิเนียมเป็นแอโนดิกต่อทองแดง การมีความชื้นทำให้เกิดการกัดกร่อนแบบกัลวานิกของการสัมผัสเมื่อมีการสัมผัสโดยตรงของโลหะทั้งสอง.

ปัญหาเหล่านี้ทั้งหมดนำไปสู่ความล้มเหลวคลาสสิกหนึ่งอย่าง: ปลั๊กไฟร้อนพอที่จะเกิดประกายไฟ วิธีแก้ไขเพื่อทำให้สายไฟอะลูมิเนียมสมัยใหม่ปลอดภัยคือสารยับยั้งออกไซด์ที่ใช้โดยตรงที่จุดเชื่อมต่อ, อุปกรณ์ที่ได้รับการจัดอันดับ CO/ALR ที่ใช้โดยเฉพาะสำหรับตัวนำอะลูมิเนียม, การเชื่อมต่อเปลี่ยนผ่านโลหะผสมระหว่างทองแดงและอะลูมิเนียม รวมถึงค่าทอร์คที่คำนวณและพิจารณาโดยคำนึงถึงคุณสมบัติการขยายตัวของอะลูมิเนียม.

สำหรับผู้ที่ทำงานกับวงจรสาขาอลูมิเนียมที่มีอยู่ การวินิจฉัยคือความร้อนมากกว่ารูปลักษณ์ การต่อสายที่เริ่มล้มเหลวมักจะแสดงฉนวนที่เปลี่ยนสี อุปกรณ์ที่ไหม้เกรียม หรือการตัดวงจรที่ไม่สมเหตุสมผลก่อนที่จะล้มเหลวอย่างสมบูรณ์ และลายนิ้วมือเดียวกัน — ความร้อนภายใต้โหลดเบา จากนั้นการตัดวงจรที่ไม่สมเหตุสมผล — คือวิธีที่คุณจับ เบรกเกอร์ที่เสีย ที่ปลายอีกด้านของวงจร.

การจับคู่ตัวนำกับระดับแรงดันไฟฟ้า

วิธีการส่งกำลังไฟฟ้าจะเปลี่ยนไปตามแรงดันไฟฟ้าการส่ง และการเปลี่ยนแปลงนี้เกิดจากรูปทรงเรขาคณิต ไม่ใช่เศรษฐศาสตร์ เหนือระดับประมาณ 220 kV สายไฟจะมีตัวนำมากกว่าหนึ่งตัวต่อเฟส และตรรกะเดียวกันที่ควบคุม ความแตกต่างระหว่างแรงดันสูงและแรงดันต่ำ การออกแบบจะกำหนดจำนวนตัวนำ สายไฟ 400 kV มักจะใช้ตัวนำย่อยสองหรือสี่ตัวต่อเฟสในกลุ่มแทนที่จะเป็นตัวนำขนาดใหญ่มากเพียงตัวเดียว.

การเปลี่ยนแปลงในการส่งกำลังไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับอินดักแตนซ์และผลกระทบโคโรนา อินดักแตนซ์ของสายไฟกำหนดโดยรัศมีทางกายภาพของสายไฟเท่านั้น และการเพิ่มรัศมีของสายไฟเดี่ยวไม่มีผลมากต่ออินดักแตนซ์ เพื่อให้มีประสิทธิภาพ สายไฟจะถูกมัดรวมเป็นสายเล็ก ๆ หลายเส้น ดังนั้นรัศมีที่มีประสิทธิภาพจึงเพิ่มขึ้นตามจำนวนสายไฟ ในขณะที่รักษาฟิลด์ไฟฟ้าที่ผิวให้ต่ำพอที่จะหลีกเลี่ยงโคโรนา ดังนั้น ปริมาณอลูมิเนียมในสายไฟจึงเพิ่มขึ้นตามแรงดันไฟฟ้า และการออกแบบสายไฟจะทำล่วงหน้า ดังนั้นจึงไม่ขึ้นอยู่กับผู้ผลิต.

รหัส ACSR	การมัดสาย Al / เหล็ก	เส้นผ่านศูนย์กลางโดยรวม	ความต้านทาน DC ที่ 20 °C	การใช้งานทั่วไป
สุนัข	6/4.72 + 7/1.57	15 มม.	2745 Ω/กม.	สายไฟ 33-66 kV
เสือดำ	30/3.00 + 7/3.00	00 มม.	1390 Ω/กม.	สายไฟ 132 kV
ม้าลาย	54/3.18 + 7/3.18	62 มม.	0688 Ω/กม.	สายไฟ 220 kV และ 400 kV แบบมัดรวม
กวางมูส	54/3.53 + 7/3.53	77 มม.	0561 Ω/กม.	สายไฟ 400 kV แบบมัดคู่หรือสี่มัด

ชื่อเหล่านี้มาจากแคตตาล็อกตัวนำระดับชาติ ในขณะที่ตัวเลขที่ตามมา — รวมถึงเส้นผ่านศูนย์กลาง การมัดสาย ความต้านทาน และรัศมีเรขาคณิตเฉลี่ย — เป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบสายไฟ ด้านแรกที่เกี่ยวข้องกับสารของตัวนำได้รับการแก้ไขล่วงหน้าก่อนการตรวจสอบตารางตัวนำ.

ความสามารถในการรับกระแส อุณหภูมิ และการจัดอันดับเทอร์มินัล

ความนำไฟฟ้าที่ต่ำกว่าของอลูมิเนียมขยายไปถึงตารางความสามารถในการรับกระแสด้วย ด้วยขนาดตัวนำเดียวกัน อลูมิเนียมสามารถนำกระแสได้ประมาณ 78-80% ของความสามารถในการรับกระแสของทองแดงที่อุณหภูมิฉนวนเดียวกัน ตัวอย่างเช่น ตัวนำขนาด 1/0 ที่จัดอันดับที่ 75 °C มีความสามารถในการรับกระแส 150 A ในทองแดง และ 120 A ในอลูมิเนียม เพื่อให้ได้ระดับความสามารถในการรับกระแสเดียวกัน จำเป็นต้องใช้ตัวนำที่มีขนาดใหญ่กว่า — กฎทั่วไปคือใช้ตัวนำที่มีขนาด AWG ใหญ่กว่าทองแดงสองขนาด สุดท้ายนี้ นำไปสู่ปัญหาพื้นที่ — ตัวนำอลูมิเนียมที่นำกระแสที่ต้องการต้องการขนาดรางเดินสายที่แตกต่างกัน ขั้วต่อที่แตกต่างกัน และพื้นที่มากขึ้นที่แผงควบคุม.

รายละเอียดสองประการในรหัสสร้างกรณีข้อผิดพลาดส่วนใหญ่ในสนาม รายละเอียดแรกคือความจริงที่ว่าแอมแปซิตี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่กำหนดของสายไฟและขั้วต่อ สายไฟที่มีฉนวน 90 °C ที่เชื่อมต่อกับขั้วต่อที่มีอุณหภูมิ 75 °C สามารถใช้ได้เพียงที่ค่าต่ำกว่าหากการประกอบไม่ได้ระบุไว้เป็นอย่างอื่น และการระบุนี้คือสิ่งที่ เบรกเกอร์วงจรแบบเคสขึ้นรูป UL 489 ประกาศในอุณหภูมิขั้วต่อของมันแทนที่จะเป็นในเอกสารการตลาด รายละเอียดที่สองคือการเชื่อมต่ออลูมิเนียมต้องทำโดยใช้ตัวเชื่อมต่อที่ได้รับการระบุว่าเหมาะสมสำหรับสายไฟอลูมิเนียม โดยใช้แรงบิดและสารยับยั้งออกไซด์ตามข้อกำหนดของผู้ผลิตตัวเชื่อมต่อ.

สิ่งนี้หมายถึงอะไรสำหรับสวิตช์เกียร์และขั้วต่อ

ในขั้นตอนนี้ การตัดสินใจที่สายไฟทำไม่ใช่การตัดสินใจเกี่ยวกับสายไฟอีกต่อไป แต่เป็นเรื่องเกี่ยวกับสวิตช์เกียร์ การใช้สายป้อนอลูมิเนียมต้องการให้อุปกรณ์ทุกชิ้นที่เชื่อมต่อกับสายไฟได้รับการจัดอันดับสำหรับทั้งอลูมิเนียมและทองแดง อุปกรณ์ขั้วต่อจะต้องเป็นโลหะผสมสองชนิดที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่ออลูมิเนียมและทองแดงทุกที่ที่ใช้อลูมิเนียมร่วมกับทองแดง.

สายการผลิตของ HUYU ผลิตชิ้นส่วนเช่น MCBs, MCCBs, air circuit breakers, contactors, relays, current transformers, surge protection devices, automatic transfer switches และ PV combiner boxes เราไม่ผลิตสายไฟ ดังนั้นเราไม่เห็นว่าการเลือกใช้ระหว่างอลูมิเนียมและทองแดงเป็นหน้าที่ของเรา สิ่งที่เราทำคือจัดหาอุปกรณ์ที่ขั้วต่อได้รับการจัดอันดับสำหรับทั้งสองชนิด พร้อมข้อมูลแรงบิดและช่วงสายไฟที่เผยแพร่ — a DIN-rail เบรกเกอร์วงจรขนาดเล็ก เป็นเพียงอุปกรณ์ 63 A เท่านั้นในขอบเขตที่ขั้วต่อของมันรับสายไฟที่คุณนำมาได้.

จากประสบการณ์ของเรากับความล้มเหลวในสนาม สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าเมื่อใดก็ตามที่สายป้อนเปลี่ยนวัสดุระหว่างทาง การเชื่อมต่อนั้นต้องอยู่ที่ขั้วต่อที่กำหนดหรือที่ตัวเชื่อมต่อโลหะผสมสองชนิด — ห้ามอยู่กลางทางโดยใช้สลักเกลียวแยกและเทปชิ้นหนึ่ง.

วิธีการตัดสินใจในโครงการจริง

การใช้งาน	วัสดุ	เหตุผล
การส่งและจำหน่ายไฟฟ้าเหนือศีรษะ	อลูมิเนียม (ACSR / AAAC)	น้ำหนัก ความยาวช่วง ระยะหอคอย เส้นผ่านศูนย์กลาง และโคโรนา
สายเคเบิลใต้ดินและใต้น้ำ	ทองแดง บางครั้งใช้อลูมิเนียมสำหรับ LV ขนาดใหญ่	พื้นที่หน้าตัดมีราคาแพง; ความแข็งแรงที่จุดลงจอด
บัสบาร์สวิตช์เกียร์และสายควบคุม	ทองแดง	ปริมาตรกล่องติดตั้งคงที่; ความน่าเชื่อถือของการเชื่อมต่อ
ขดลวดมอเตอร์และหม้อแปลง	ทองแดง; อลูมิเนียมในหน่วยกระจายที่เน้นต้นทุน	พื้นที่ขดลวด การสูญเสีย การกระจายความร้อน
การสร้างฟีดเดอร์ วงจรขนาดใหญ่	อลูมิเนียมสำหรับขนาดและต้นทุน; ทองแดงสำหรับเส้นทางแคบ	การแลกเปลี่ยนระหว่างต้นทุนโลหะและพื้นที่ทางเดินสาย
การติดตั้งที่มีอยู่	ให้ตรงกับสิ่งที่มีอยู่แล้ว	หลีกเลี่ยงการศึกษาการปรับระดับใหม่และการต่อสายโลหะผสม

การตัดสินใจระดับระบบมักจะผลักดันคำตอบไปอีกขั้น ในไซต์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ วัสดุตัวนำมีปฏิสัมพันธ์กับสถาปัตยกรรมการกระจาย — จำนวนหม้อแปลง ความยาวสาย MV จำนวนสวิตช์เกียร์ MV — ซึ่งเป็นเหตุผลที่ ระบบกระจายขนาดองค์กร ถูกออกแบบเป็นระบบโดยรวมแทนที่จะเป็นตัวนำทีละตัว และเหตุผลที่การปรับสถาปัตยกรรมมักจะประหยัดได้มากกว่าการเปลี่ยนโลหะ.

คำถามที่พบบ่อย

อลูมิเนียมหรือทองแดง อะไรดีกว่าสำหรับการส่งกำลัง?

อลูมิเนียมได้รับความนิยมสำหรับสายไฟเหนือศีรษะอย่างมาก โดยมีมากกว่า 90% ของเครือข่ายทั่วโลกใช้อลูมิเนียม ทองแดงเหมาะสมกว่าสำหรับสายไฟใต้ดิน อุปกรณ์ หรือสถานการณ์ที่กำหนดพื้นที่หน้าตัดไว้แล้ว ทั้งสองมีจุดแข็งของตนเอง คำถามคือข้อจำกัดใดที่ใช้กับสถานการณ์นั้น.

ทำไมจึงใช้อลูมิเนียมแทนทองแดงในสายไฟเหนือศีรษะ?

เนื่องจากตัวนำอลูมิเนียมที่มีความต้านทานเท่ากันมีน้ำหนักเพียงประมาณครึ่งหนึ่งและมีราคาประมาณ 35-50% ของทองแดง น้ำหนักที่ลดลงครึ่งหนึ่งทำให้ช่วงสายยาวขึ้นและต้องใช้หอคอยมากขึ้นพร้อมฐานรากที่เล็กลงเพื่อรองรับโครงสร้างอย่างเหมาะสม.

สายทองแดงและอลูมิเนียมสามารถเชื่อมต่อโดยตรงได้หรือไม่?

หลีกเลี่ยงการใช้ในพื้นที่ชื้นหรือภายนอก อลูมิเนียมเป็นบวกทางไฟฟ้าต่อทองแดง ซึ่งอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาแกลวานิกในสภาพที่มีความชื้นภายในจุดเชื่อมต่อ ดังนั้นควรใช้ขั้วต่อโลหะผสมพิเศษที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับโลหะทั้งสองชนิด.

สายอลูมิเนียมจ่ายกระแสได้น้อยกว่าสายทองแดงขนาดเท่ากันหรือไม่?

จริง สายทองแดงมักมีเรตติ้งประมาณ 78 ถึง 80 เปอร์เซ็นต์สำหรับอุณหภูมิฉนวนเท่ากัน หากต้องการกระแสและแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน จะต้องใช้ขนาดสาย AWG ใหญ่ขึ้นประมาณสองขนาด ซึ่งต้องใช้ตัวนำที่ใหญ่ขึ้นและพื้นที่ทางเดินสายและขั้วต่อที่ใหญ่ขึ้นด้วย.

ACSR คืออะไรและทำไมต้องมีแกนเหล็ก?

Aluminium Conductor Steel Reinforced (ACSR) ประกอบด้วยแกนลวดเหล็กที่อยู่ตรงกลางของชั้นลวดอลูมิเนียมหลายชั้น เหล็กมีบทบาทรับแรงดึงที่อลูมิเนียมแข็งดึงไม่ไหวในช่วงสายยาว ขณะที่อลูมิเนียมรับผิดชอบการนำกระแสไฟฟ้า เนื่องจากเหล็กอยู่ตรงกลางซึ่งเป็นพื้นที่ที่กระแสไฟฟ้าน้อยมาก จึงแทบไม่มีการสูญเสียไฟฟ้าเกิดขึ้นเลย.

การเดินสายอลูมิเนียมในบ้านอันตรายหรือไม่?

ไม่ใช่โดยตัวมันเอง แต่ต้องการการติดตั้งอุปกรณ์ที่ถูกต้อง ความผิดพลาดที่เกิดขึ้นในทศวรรษ 1960 และ 1970 สามารถอธิบายได้จากการใช้ตัวเชื่อมต่อสายอลูมิเนียมกับอุปกรณ์ที่ไม่ได้รับการจัดอันดับสำหรับตัวนำดังกล่าว แต่ถูกใช้งานโดยไม่มีการติดตั้งที่เหมาะสมหรือแรงบิดที่ถูกต้อง ปัจจุบัน ด้วยการใช้สารยับยั้งออกไซด์ อุปกรณ์ที่ได้รับการจัดอันดับ CO/ALR รวมถึงอุปกรณ์ไบเมทัล กระบวนการทำงานจึงถูกต้องและมีประสิทธิภาพภายใต้เงื่อนไขที่ข้อกำหนดเหล่านั้นได้รับการปฏิบัติ.

อ้างอิง

สรุป

เมื่อพูดถึงการส่งกำลังไฟฟ้า อลูมิเนียมเป็นวัสดุหลักที่ใช้ในพื้นที่นี้มานานหลายทศวรรษ เหตุผลของการเลือกใช้คือข้อดีของอลูมิเนียมซึ่งไม่ได้มีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าที่เหนือกว่า แต่มีน้ำหนักเพียงครึ่งหนึ่งและต้นทุนต่ำกว่า จึงช่วยยืดความยาวช่วงสายและลดจำนวนเสาไฟฟ้าที่ต้องใช้ แกนเหล็กที่ใช้ใน ACSR มีหน้าที่ขจัดข้อเสียร้ายแรงเพียงอย่างเดียวของอลูมิเนียม ทองแดงยังคงถูกใช้ในกรณีที่น้ำหนักเป็นข้อได้เปรียบ เช่น ในการเดินสายใต้ดินและใต้น้ำ รวมถึงในขดลวดและวงจรควบคุม ไม่ว่าจะใช้โลหะชนิดใด ตัวเชื่อมต่อในที่สุดต้องเป็นชนิดที่เหมาะสม รวมถึงสารยับยั้งและระดับแรงบิดด้วย ความล้มเหลวส่วนใหญ่เกิดขึ้นไม่ใช่ระหว่างการใช้งานของสายไฟเอง แต่เกิดที่จุดที่สายไฟข้ามกับโลหะอื่น ๆ.