一、銅排、銅鋁復合排、鋁排三種導體材料的比較

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

1.銅母線導電性能僅次于銀，使用可靠，但重量重、價格高，而且會越來越高。

2.鋁母線質(zhì)輕、價格低、導電性能僅次于銅，但如果搭接存在以下致命弱點：

（1）鋁表面極易氧化，在搭接面會增大接觸電阻而發(fā)熱，甚至燒毀。

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

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

表一：

實驗論證1：導體表面搭接性能試驗

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

實驗結(jié)果表明，在相同環(huán)境條件下，鋁合金導體的連接可靠性與銅和銅連接的可靠性相差甚遠。銅和銅連接在試驗期間電阻變化很小，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%以上導電功能喪失。這個實驗結(jié)果表明，鋁合金直接搭接，老化快，電氣壽命短。（該試驗的原文是2005年IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會）獲獎論文。）

銅鋁復合母線的研發(fā)主要目的是解決鋁母線在導電性能方面存在的致命弱點，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，長期通電其電氣壽命和銅母線一樣。經(jīng)過特殊工藝處理，蠕變變形小，性能接近銅，克服了鋁母線致命弱點，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，但價格大幅降低。

實驗論證2：

銅鋁復合母線的使用壽命能否滿足要求，通過試驗來證實上述結(jié)論：

導體材料使用壽命的試驗是依據(jù)國標GB/T9327-2010《額定電壓35KV及以下電力電纜導體用壓接式和機械式連接金具試驗方法和要求》的要求，上海電纜研究所對某品牌復合排按此標準做了1000次熱循環(huán)（相當于1000次溫升），試驗用4根8*80排連接，通以1535A電流。測量搭接部位的溫度和直流電阻，1000次試驗完的數(shù)據(jù)計算電阻比率，離散度等，試驗歷時八個月，試驗合格。該項試驗證實了銅鋁復合排長期通過大電流，其材質(zhì)和銅鋁界面的性能變化很小，在標準要求范圍內(nèi)。證明了復合排耐受熱疲勞的能力和可靠性,說明了長期通電，導電性能不會產(chǎn)生衰變。

上述試驗證明了銅鋁復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的多，可靠性高得多。使用安全性與銅母線一樣。同時，由于它重量輕，安裝方便，自重引起的彎曲應力小，壽命更長,是一種性價比***高的母線。

為了解決鋁母線表面易氧化的問題，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，***重要的是蠕變問題沒有解決。為了解決蠕變，有些企業(yè)采用鋁合金排，鋁合金導電性能比純鋁低，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。

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

（1）熱循環(huán)試驗

上海理工大學對某品牌復合排做了100次0-200℃熱循環(huán)試驗，試驗前后分別測了界面結(jié)合強度（剪切），試驗后界面結(jié)合強度沒有降低，這個試驗證實了在200℃溫差以內(nèi)，熱脹冷縮產(chǎn)生的應力不會破壞界面結(jié)合強度。成套電氣設備正常使用溫度不超過110℃，因此，熱脹冷縮產(chǎn)生的應力不會影響銅鋁界面結(jié)合強度，對成套電氣設備的正常使用不會造成損害。按照風電行業(yè)的要求，又進行了零下40℃-120℃的100次熱循環(huán)試驗，界面結(jié)合強度也沒有降低。

（2）熱疲勞試驗

目前驗證導體材料使用壽命的試驗只有國標GB/T9327-2010《額定電壓35KV及以下電力電纜導體用壓接式和機械式連接金具試驗方法和要求》。

上海電纜研究所對某品牌復合排按此標準***高要求做了1000次熱循環(huán)（相當于1000次溫升）試驗，用4根8*80排連接，通以1535A電流。每次測量連接處溫度和直流電阻，試驗完計算電阻比率，離散度等，歷時八個月，試驗合格。該項試驗證實了銅鋁復合排長期通過大電流，其界面的材質(zhì)性能變化很小，在標準要求范圍內(nèi)，證明了復合排耐受熱疲勞的能力和可靠性。

銅鋁復合排從2008年起，已在高、低壓開關(guān)柜、動力母線槽工程項目上應用，其中有高層建筑、現(xiàn)代工廠、商業(yè)大廈、軌道交通，幾百項工程成功運行多年，無一任何不良信息反饋。

來源：銅信寶

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