銅排、銅鋁復(fù)合排、鋁排的性能比較及用途

銅排、銅鋁復(fù)合排、鋁排三種導(dǎo)體材料的比較三種導(dǎo)體材料電氣性能參數(shù)指標(biāo)比較見(jiàn)“表一”，從表一綜合指標(biāo)比較中可見(jiàn)，三種導(dǎo)體材料的使用可靠性及壽命：1、銅母線導(dǎo)電性能僅次于銀，使用可靠，但重量重、價(jià)格高，而且會(huì)越來(lái)越高。2、鋁母線質(zhì)輕、價(jià)格低、導(dǎo)電性能僅次于銅，但…

銅排、銅鋁復(fù)合排、鋁排三種導(dǎo)體材料的比較

三種導(dǎo)體材料電氣性能參數(shù)指標(biāo)比較見(jiàn)“表一”，從表一綜合指標(biāo)比較中可見(jiàn)，三種導(dǎo)體材料的使用可靠性及壽命：

1、銅母線導(dǎo)電性能僅次于銀，使用可靠，但重量重、價(jià)格高，而且會(huì)越來(lái)越高。

2、鋁母線質(zhì)輕、價(jià)格低、導(dǎo)電性能僅次于銅，但如果搭接存在以下致命弱點(diǎn)：

①鋁表面極易氧化，在搭接面會(huì)增大接觸電阻而發(fā)熱，甚至燒毀。

②材質(zhì)軟，蠕變速度快，緊固后時(shí)間長(zhǎng)了易松動(dòng)，因接觸不良而發(fā)熱甚至燒毀。

由于上述原因， 鋁排長(zhǎng)期通電后，表面接觸電阻逐漸增大，易產(chǎn)生電性能衰變甚至失去導(dǎo)電能力。

實(shí)驗(yàn)論證1：導(dǎo)體表面搭接性能試驗(yàn)

2003年，加拿大英屬哥倫比亞電力實(shí)驗(yàn)室對(duì)銅與銅、銅與鋁、鋁合金與鋁合金搭接（用螺栓連接）接頭進(jìn)行了2000小時(shí)的鹽霧腐蝕循環(huán)試驗(yàn)和電流猝發(fā)試驗(yàn)，大電流猝發(fā)試驗(yàn)是研究導(dǎo)體連接部位的老化。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同環(huán)境條件下，鋁合金導(dǎo)體的連接可靠性與銅和銅連接的可靠性相差甚遠(yuǎn)。銅和銅連接在試驗(yàn)期間電阻變化很小，僅30%樣本電阻有增大，而鋁合金和鋁合金連接70%以上電阻顯著增加，其中40%以上導(dǎo)電功能喪失。這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鋁合金直接搭接，老化快，電氣壽命短。（該試驗(yàn)的原文是2005年IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會(huì)）獲獎(jiǎng)?wù)撐?。?/span>

銅鋁復(fù)合母線的研發(fā)主要目的是解決鋁母線在導(dǎo)電性能方面存在的致命弱點(diǎn)，在保證使用安全、可靠和使用壽命的前提下，降低成本。 

銅鋁復(fù)合母線表面是銅，因而，抗氧化性能與銅相同。相互搭接是銅與銅的搭接，長(zhǎng)期通電其電氣壽命和銅母線一樣。經(jīng)過(guò)特殊工藝處理，蠕變變形小，性能接近銅，克服了鋁母線致命弱點(diǎn)，使用可靠性與銅母線相同，它的使用性能與鋁母線有本質(zhì)區(qū)別，可以取代銅母線，但價(jià)格大幅降低。

實(shí)驗(yàn)論證2：銅鋁復(fù)合母線的使用壽命能否滿足要求，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)證實(shí)上述結(jié)論

導(dǎo)體材料使用壽命的試驗(yàn)是依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T9327-2010《額定電壓35KV及以下電力電纜導(dǎo)體用壓接式和機(jī)械式連接金具試驗(yàn)方法和要求》的要求，上海電纜研究所對(duì)某品牌復(fù)合排按此標(biāo)準(zhǔn)做了1000次熱循環(huán)（相當(dāng)于1000次溫升），試驗(yàn)用4根8*80排連接，通以1535A電流。測(cè)量搭接部位的溫度和直流電阻，1000次試驗(yàn)完的數(shù)據(jù)計(jì)算電阻比率，離散度等，試驗(yàn)歷時(shí)八個(gè)月，試驗(yàn)合格。該項(xiàng)試驗(yàn)證實(shí)了銅鋁復(fù)合排長(zhǎng)期通過(guò)大電流，其材質(zhì)和銅鋁界面的性能變化很小，在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。證明了復(fù)合排耐受熱疲勞的能力和可靠性,說(shuō)明了長(zhǎng)期通電，導(dǎo)電性能不會(huì)產(chǎn)生衰變。

上述試驗(yàn)證明了銅鋁復(fù)合母線的性能與鋁母線有本質(zhì)區(qū)別，電氣壽命比鋁母線要長(zhǎng)的多，可靠性高得多。使用安全性與銅母線一樣。同時(shí)，由于它重量輕，安裝方便，自重引起的彎曲應(yīng)力小，壽命更長(zhǎng),是一種性價(jià)比***高的母線。

為了解決鋁母線表面易氧化的問(wèn)題，有些企業(yè)采取在鋁排表面鍍鋅，再鍍銅，因鍍層很薄，使用壽命有限，***重要的是蠕變問(wèn)題沒(méi)有解決。為了解決蠕變，有些企業(yè)采用鋁合金排，鋁合金導(dǎo)電性能比純鋁低，使用中截面要加大很多?？傊?，要保證鋁排安全使用需增加很多處理工序，其成本并不低。

銅鋁復(fù)合排使用安全性及可靠性:可靠性試驗(yàn)（熱循環(huán)及熱疲勞試驗(yàn)）

1、熱循環(huán)試驗(yàn)

上海理工大學(xué)對(duì)某品牌復(fù)合排做了100次0-200℃熱循環(huán)試驗(yàn)，試驗(yàn)前后分別測(cè)了界面結(jié)合強(qiáng)度（剪切），試驗(yàn)后界面結(jié)合強(qiáng)度沒(méi)有降低，這個(gè)試驗(yàn)證實(shí)了在200℃溫差以內(nèi)，熱脹冷縮產(chǎn)生的應(yīng)力不會(huì)破壞界面結(jié)合強(qiáng)度。成套電氣設(shè)備正常使用溫度不超過(guò)110℃，因此，熱脹冷縮產(chǎn)生的應(yīng)力不會(huì)影響銅鋁界面結(jié)合強(qiáng)度，對(duì)成套電氣設(shè)備的正常使用不會(huì)造成損害。按照風(fēng)電行業(yè)的要求，又進(jìn)行了零下40℃-120℃的100次熱循環(huán)試驗(yàn)，界面結(jié)合強(qiáng)度也沒(méi)有降低。

2、熱疲勞試驗(yàn)

目前驗(yàn)證導(dǎo)體材料使用壽命的試驗(yàn)只有國(guó)標(biāo)GB/T9327-2010《額定電壓35KV及以下電力電纜導(dǎo)體用壓接式和機(jī)械式連接金具試驗(yàn)方法和要求》。

上海電纜研究所對(duì)某品牌復(fù)合排按此標(biāo)準(zhǔn)***高要求做了1000次熱循環(huán)（相當(dāng)于1000次溫升）試驗(yàn)，用4根8*80排連接，通以1535A電流。每次測(cè)量連接處溫度和直流電阻，試驗(yàn)完計(jì)算電阻比率，離散度等，歷時(shí)八個(gè)月，試驗(yàn)合格。該項(xiàng)試驗(yàn)證實(shí)了銅鋁復(fù)合排長(zhǎng)期通過(guò)大電流，其界面的材質(zhì)性能變化很小，在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，證明了復(fù)合排耐受熱疲勞的能力和可靠性。

銅鋁復(fù)合排從2008年起，已在高、低壓開(kāi)關(guān)柜、動(dòng)力母線槽工程項(xiàng)目上應(yīng)用，其中有高層建筑、現(xiàn)代工廠、商業(yè)大廈、軌道交通，幾百項(xiàng)工程成功運(yùn)行多年，無(wú)一任何不良信息反饋。