同功率下，高電壓低電流和低壓高電流，哪乙個線材的溫度低一點？

1樓：Patrick Zhang

導線的表面溫度不但與流過的電流有關，還與導線的散熱密切相關，與電壓沒有什麼關係。

題主之所以會有這個疑問，是因為題主只知道導線（線材）的發熱功率，而不知道導線的散熱功率。這個式子又叫做牛頓散熱公式。

在這裡，I是流過導線的電流，ρ是導線的電阻率，L是導線的長度，S是導線的截面積，Kt是導線的綜合散熱係數，M是導線截面周長，τ是導線的溫公升，也即導線表面溫度與環境溫度之差。

當導線的發熱進入穩態後，導線的發熱功率等於散熱功率，也即，我們由此推得導線的溫公升表示式，為：，式1

我們從式1看到，導線的表面溫公升與電壓沒有什麼關係。

我們令導線截面的積周比B為：，也即。我們把M的表示式代入到式1中，得到：，式2

我們設矩形截面導線與圓形截面導線的截面積S相同材料亦相同，根據平面幾何的結論：在面積相同的封閉圖形中，圓具有最大的積周比。故知，若流過導線的電流I相同，則矩形截面導線的溫公升比圓形截面導線的溫公升要低。

所以，在低壓開關櫃中，因為母線的電流很大（可達數千安），故母線均採用矩形截面。見下圖：

圖1：我用CAD繪製的三維開關櫃圖後檢視，可見其中的母線截面是矩形的

那麼電壓在這裡起到什麼作用？很關鍵，它決定了導電結構之間，導電結構與接地的骨架和外殼之間的距離，我們叫做電氣間隙。電壓還決定了絕緣材料表面的爬電距離。

我們把電氣間隙和爬電距離用介電能力來表示，這是國家標準GB7251.1-2013《低壓成套開關裝置和控制裝置第1部分：總則》所定義的。

知道這個道理後，我們再來看題主的問題：「同功率下，高電壓低電流和低壓高電流，哪乙個線材的溫度低一點？」。

這裡的同功率，應當是指負載功率，而不是導線消耗的功率。

我們來設想有兩台電機，它們的功率均為100kW，兩者的電壓分別是660V和380V，我們來算一算兩台電機的電流：

660V額定電壓的電機電流：

380V額定電壓的電機電流：

我們看到，同是100kW的電機，380V電機的電流大於660V電機的電流。又因為導線線材的發熱與電流有關，電流越大，導線的溫公升就越高。如果這兩台電機所用的電纜截面相同，敷設條件也相同，則380V電機的電纜溫度高於660V電機的電纜溫度。

至於什麼高電壓低電流和低電壓高電流，這種繞口令的假設結果很容易解釋的，情題主自己去琢磨吧。

在實際工作中，中壓系統（3kV到10kV)的主要問題是電場分布和介電能力，溫公升則為次要引數。低壓系統（1000V以下）的主要問題是溫公升，介電能力則為次要引數。由此可見題主問題之一斑。

回答完畢。