구리 버스바와 알루미늄 버스바: 전류용량, 무게, 비용 및 결함 의무

3,200A 버스웨이 확장은 일반적으로 두 개의 인용문과 한 개의 인수로 제공됩니다. 알루미늄 옵션은 더 저렴하고 무게는 대략 절반인 반면 구리 옵션은 더 작고 승인된 스위치기어 도면과 일치하며 유지 관리 팀이 기대하는 방식으로 작동합니다.

여기에 짧은 대답이 있습니다. 재료비, 무게, 긴 직선 주행이 중요하고 현장 환경을 관리할 수 있는 경우 알루미늄이 승리합니다. 공간 범위가 좁거나 결함 수준이 높거나 사이트 화학이 공격적이거나 양쪽 끝의 장비가 구리 터미널 주위에 구축된 경우 구리가 승리합니다. 대부분의 문제는 금속 자체에서 발생하는 것이 아니라 다른 금속에서 복사된 디자인 세부 사항에서 발생합니다.

구리와 알루미늄 버스바: 도면을 변경하는 차이점

구리와 알루미늄은 측정, 견적 및 설계 방법이 다릅니다. 아래 값은 교과서를 채우는 값이 아닌 도면을 이동시키는 값입니다.

20°C에서 구리와 알루미늄을 비교하고 각 차이의 실제 결과를 살펴보겠습니다.
재산	구리	알루미늄	그림에서 의미하는 바
전기 전도성	100% IACS	61% IACS	알루미늄 needs about 1.5 to 1.6 times the cross-section for the same current
20°C에서의 저항률	1.72μΩ·cm	2.83μΩ·cm	손실 및 전압 강하 계산에는 실수 단면을 사용해야 합니다.
밀도	8.96g/cm2 ³	2.70g/cm2 ³	동일한 전류용량에서 알루미늄의 무게는 약 절반 정도입니다.
열전도율	401W/m·K	237W/m·K	열의 확산 속도가 더 느리기 때문에 온도 상승은 형식 테스트를 통해 확인해야 합니다.
선형 확장	16.5×10 ^-6 /K	23×10 ^-6 /K	알루미늄 moves about 40% more, so long runs need expansion provision
단락 상수 k(IEC 60949)	226A·s ^1/2 /mm ²	148A·s ^1/2 /mm ²	동일한 단면에서 구리는 I²t의 약 2.3배를 흡수합니다.
표면 산화물	얇고 전도성이 있음	단열, 단 몇 분 만에 형성	알루미늄 joints need brushing, compound and immediate assembly

세 개의 행이 대부분의 결정을 이끌어냅니다. 인클로저 너비가 이미 고정된 경우 전도성에 따라 알루미늄이 맞는지 여부가 결정됩니다. 실행 거리가 길고 실외인 경우 확장에 따라 허용량이 설정됩니다. 결함 수준이 높으면 단락 상수에 따라 섹션의 크기가 증가할지 여부가 결정됩니다.

전도도, 전류용량 및 중량 수학

61% IACS 수치는 "알루미늄이 전류의 61%를 전달한다"고 잘못 해석되는 경우가 많습니다. 이는 동일한 단면에서만 해당되며, 어느 누구도 그런 식으로 버스바 크기를 조정하지 않습니다.

동일한 DC 저항에는 알루미늄 면적의 약 1.64배가 필요하지만 테스트된 설계는 일반적으로 1.5~1.6배에 가깝습니다. 막대가 넓을수록 암페어당 냉각 표면이 더 많기 때문입니다. 그러면 무게는 밀도(약 1.6 × 2.70g/cm)를 따릅니다. ³ 8.96g/cm 대비 ³ , 따라서 동일한 전류용량의 알루미늄 버스바는 구리 질량의 약 절반을 운반합니다.

상대 특성 지수, 구리 = 100

무게를 줄이는 것은 겉보기에 좋은 것이 아닙니다. 지지대가 적고, 내진 보강재가 가벼우며, 구조용 강철이 적고, 운임이 저렴합니다. 트레이드 오프는 볼륨입니다. 알루미늄의 동일한 전류 용량에는 더 많은 공간이 필요하며 고정된 600mm 인클로저 내부에서는 가격을 논의하기 전에 알루미늄을 제외할 수 있습니다.

구리와 알루미늄이 실제로 현장에서 실패하는 경우

조인트와 산화물 층

알루미늄은 브러싱 후 몇 분 안에 절연 산화물을 성장시키며, 그 층은 2,000°C 이상에서 녹습니다. 단단해 보이는 조인트는 저항이 높고 하중이 가해지면 뜨거워지는 것으로 해석될 수 있으므로 알루미늄 작업에는 항산화 화합물을 사용하여 브러싱하고 즉시 조립하고 토크를 보정해야 합니다. 구리 산화물은 얇고 동일한 방식으로 전도를 차단하지 않습니다.

크리프 및 토크 손실

알루미늄은 접합부에서 약 90~100°C 이상의 볼트 압력이 지속되면 크리프되어 서서히 접촉 압력을 잃습니다. Belleville 와셔와 문서화된 재토크 간격이 표준 대책입니다. 여기에서는 구리가 더 관대하기 때문에 구리 경험이 풍부한 유지 관리 팀이 스위치를 거부합니다.

장기적으로 열팽창

알루미늄은 구리보다 약 40% 더 팽창합니다. 60K 스윙으로 30m를 달리는 경우 이는 슬라이딩 지지대 또는 확장 조인트를 통해 흡수되는 약 12mm의 추가 움직임입니다. 지지대를 건드리지 않고 알루미늄의 구리 레이아웃을 다시 지정하면 일반적으로 첫 번째 더운 계절에 버클 막대로 나타납니다.

결함 에너지 및 단락 온도

약 226 A·s의 단열 상수 ^1/2 /mm ² 구리의 경우, 알루미늄의 경우 148은 동일한 단면이 구리 I²t의 약 43%에서 한계 온도에 도달합니다. 알루미늄 단면이 커지거나 보호 해제 시간이 단축됩니다. 이를 무시한 조정 연구는 끝나지 않았습니다.

비용, 수명주기 및 구매자가 놓치는 숫자

도체 가격은 모두가 인용하는 숫자이자 이야기의 가장 작은 부분입니다. 알루미늄은 킬로그램당 구리의 일부에 불과하며 동일한 전류용량에서 질량의 약 절반이 필요하므로 원료 격차가 넓습니다. 배송된 패키지에 더 넓은 인클로저, 더 큰 조인트 및 알루미늄 조인트를 적절하게 준비하는 노동력이 추가되면 절감 효과가 줄어듭니다.

4,000A 업그레이드에서 돈과 위험이 발생하는 위치(가중치 예시)

재료비 35%

설치 및 지원 20%

공간 및 라우팅 15%

환경 및 부식 15%

종료 호환성 10%

유지보수 및 검사 5%

두 가지 비용이 가장 자주 누락됩니다. 첫째, 엔클로저 및 스위치기어 수정: 알루미늄 설계에 구리가 600mm 장착되는 데 800mm가 필요한 경우 강판, 도금 및 화물은 도체 절약의 3분의 1을 흡수할 수 있습니다. 둘째, 유지 관리: 25년에 걸쳐 문서화된 토크 재조정 프로그램은 각주가 아닌 실제 노동입니다.

바 레벨이 아닌 버스웨이 레벨에서 비교가 이루어지는 경우 도체는 더 이상 주요 변수가 되지 않습니다. 테스트된 중저압 버스웨이 시스템은 도체, 절연체, 조인트 및 확장 장치를 하나의 어셈블리로 패키지하므로 유형 테스트 결과와 조인트 설계가 합금보다 더 중요합니다.

High and Low Voltage Fully Insulated Busway System

고전압 및 저전압 완전 절연 버스웨이 시스템 조인트 성능, 모듈 확장 및 공간이 제한된 개조 프로젝트를 중심으로 설계된 중전압 및 저전압 배전을 위한 소형 완전 절연 버스웨이 어셈블리입니다. 제품보기 →

평결을 바꾸는 디자인 선택

세 가지 설계 결정으로 인해 알루미늄 솔루션은 성능 면에서 구리에 훨씬 더 가까워지고 일반적으로 금속을 변경하는 것보다 비용이 저렴합니다.

단순한 "알루미늄"이 아닌 합금과 성질

전기 등급 1350은 부드럽고 오싹합니다. 6101-T6 및 마그네슘-알루미늄 합금과 같은 등급은 더 높은 인장 강도와 강성을 제공하며 이는 지지대 사이에 걸쳐 있는 자립형 관형 런에 중요합니다. 합금과 템퍼 없이 일반 "알루미늄"을 지정하면 프로젝트가 토크를 잃는 처진 바와 조인트로 끝나는 방식입니다.

Ultra-High Voltage Magnesium-Aluminum Alloy Tubular Bus Bar

초고전압 마그네슘-알루미늄 합금 관형 버스바 높은 전도성, 긴 지지 범위, 까다로운 스테이션의 에폭시 주조 또는 PTFE 단열재와의 호환성을 갖춘 UHV 마그네슘-알루미늄 관형 버스바입니다. 제품보기 →

도체를 밀봉하는 절연체

완전히 절연된 관형 부스바는 도체 표면을 환경에서 완전히 제거합니다. EPDM 및 실리콘 고무 커버는 현장 설치 시스템에 적합하고, 에폭시 수지 주조는 35kV 등급 작업을 위한 견고한 밀봉 구조를 제공하며, 내화학성이 중요한 곳에서는 PTFE 커버가 선택됩니다. 알루미늄이 밀봉되면 구리에 대한 부식 주장은 대부분 사라지고 남은 것은 용량, 결함 에너지 및 공간입니다.

에폭시 수지 주조 관형 버스 바 진공 주조 에폭시 절연체와 무산소 구리 도체를 갖춘 완전 절연, 완전 차폐 관형 부스바는 10~35kV 변전소 및 실내 배전에 적합합니다. 제품보기 →

해안 변전소와 화학 공장에서 우리가 가장 자주 제작하는 조합은 구리 단자에 주조 절연체와 도금된 바이메탈 전환이 있는 알루미늄 합금 관형 버스바입니다. 알루미늄 비용과 무게, 접합 화학물질이 밀봉된 봉투 내부로 이동됩니다.

실용적인 선택 체크리스트

견적이 확정되기 전에 이 문제를 해결하세요. 각 항목은 선택 사항을 자체적으로 뒤집을 수 있습니다.

주변 온도, 고도 및 인클로저 환기를 위해 용량을 줄인 후의 전류용량입니다.
단락 내성: 실제 클리어링 시간의 피크 전류 및 열 I²t.
공간 범위: 경로를 따라 사용 가능한 너비, 높이 및 굽힘 반경.
변압기 및 발전기 연결을 포함하여 양쪽 끝의 단자 재료.
현장 화학: 염화물, 암모니아, 황화수소, 습도 및 응축 주기.
로드 프로필: 사이클링이 알루미늄 조인트를 더 강하게 손상시키기 때문에 연속적이거나 주기적입니다.
기존 강철, 지붕 구조 또는 지지 프레임의 무게 제한.
누가, 어떤 도구를 사용하여, 얼마나 자주 조인트를 다시 토크할 것인가?
적용 가능한 유형 테스트(예: 부스바 트렁킹 시스템용 IEC 61439 시리즈)
손실, 유지 관리 및 인클로저를 포함하여 20~25년 이상의 수명 주기 비용이 소요됩니다.

관형 배선이 아닌 중간 또는 저전압 배전반의 경우 이 가이드는 다음을 수행합니다. 중압 및 저압 시스템에 적합한 버스바 선택 동일한 순서를 단계별로 따릅니다.

자주 묻는 질문

알루미늄이 구리와 동일한 전류를 전달할 수 있습니까?

동일한 단면이 아닙니다. 61% IACS에서 알루미늄은 동일한 온도 상승을 위해 대략 1.5~1.6배의 면적이 필요합니다. 올바르게 작동하는 등급에 맞게 크기와 유형 테스트를 거쳤습니다. 그 차이는 원칙적으로 타협이 아니라 크기와 무게로 나타납니다.

구리와 알루미늄을 직접 볼트로 연결할 수 있습니까?

직접 건조 조인트는 알려진 약점입니다. 두 금속은 갈바니 계열에서 멀리 떨어져 있으므로 습기 막이 있으면 알루미늄의 갈바니 부식이 발생합니다. 산화 방지제 화합물이 포함된 도금된 바이메탈 전환 또는 주석 도금 인터페이스를 사용하고 건조한 상태로 유지하며 검사를 위해 접근 가능합니다.

높은 결함 수준에서는 어떤 금속이 더 좋나요?

구리. 동일한 단면에서 제한 온도에 도달하기 전에 I²t의 약 2.3배를 흡수합니다. 알루미늄 부분을 확대하거나 구리를 더 저렴한 전체 솔루션으로 만드는 결함이 많은 변전소에서.

알루미늄 부스바에 유지 관리가 더 필요합니까?

볼트 체결 조인트에는 특히 첫 번째 열 주기 이후에 문서화된 재토크 일정이 필요합니다. 주조 및 완전 절연 설계는 도체가 밀봉되고 접합부가 현장 준비가 아닌 엔지니어링되기 때문에 이를 크게 줄입니다.

어느 금속도 보편적으로 이기지 못합니다. Copper는 소형화, 내결함성 및 예측 가능한 조인트를 구매합니다. 알루미늄은 조인트, 확장 및 환경이 가정되기보다는 설계되면 비용과 무게를 구매합니다. 용량, 결함 수준, 공간 및 부지 화학적 성질을 먼저 비교한 다음 첫 번째 스케치 대신 최종 설계에 대한 가격 비교를 실행합니다.

특정 프로젝트를 위해 두 가지 재료의 무게를 측정하고 단면, 단열재 유형 및 전환 세부 사항을 해결해야 하는 경우 당사 엔지니어링 팀이 귀하와 함께 숫자를 실행할 수 있습니다. 의무 및 현장 조건을 보내주십시오. 카탈로그 페이지가 아닌 크기 비교를 반환합니다.

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