一文读懂铜排、铜铝复合排、铝排

1、铜排、铜铝复合排、铝排三种导体材料的比较：

三种导体材料电气性能参数指标比较见“表一”，从表一综合指标比较中可见，三种导体材料的使用可靠性及寿命：

（1）铜母线导电性能仅次于银，使用可靠，但重量重、价格高，而且会越来越高。

（2）铝母线质轻、价格低、导电性能仅次于铜，但如果搭接存在以下致命弱点：

①铝表面极易氧化，在搭接面会增大接触电阻而发热，甚至烧毁。

②材质软，蠕变速度快，紧固后时间长了易松动，因接触不良而发热甚至烧毁。

由于上述原因， 铝排长期通电后，表面接触电阻逐渐增大，易产生电性能衰变甚至失去导电能力。

表一：

实验论证1：导体表面搭接性能试验

2003年，加拿大英属哥伦比亚电力实验室对铜与铜、铜与铝、铝合金与铝合金搭接（用螺栓连接）接头进行了2000小时的盐雾腐蚀循环试验和电流猝发试验，大电流猝发试验是研究导体连接部位的老化。

实验结果表明，在相同环境条件下，铝合金导体的连接可靠性与铜和铜连接的可靠性相差甚远。铜和铜连接在试验期间电阻变化很小，仅30%样本电阻有增大，而铝合金和铝合金连接70%以上电阻显著增加，其中40%以上导电功能丧失。这个实验结果表明，铝合金直接搭接，老化快，电气寿命短。（该试验的原文是2005年IEEE（电气与电子工程师协会）获奖论文。）

铜铝复合母线的研发主要目的是解决铝母线在导电性能方面存在的致命弱点，在保证使用安全、可靠和使用寿命的前提下，降低成本。 

铜铝复合母线表面是铜，因而，抗氧化性能与铜相同。相互搭接是铜与铜的搭接，长期通电其电气寿命和铜母线一样。经过特殊工艺处理，蠕变变形小，性能接近铜，克服了铝母线致命弱点，使用可靠性与铜母线相同，它的使用性能与铝母线有本质区别，可以取代铜母线，但价格大幅降低。

实验论证2：铜铝复合母线的使用寿命能否满足要求，通过试验来证实上述结论：

导体材料使用寿命的试验是依据国标GB/T9327-2010《额定电压35KV及以下电力电缆导体用压接式和机械式连接金具试验方法和要求》的要求，上海电缆研究所对某品牌复合排按此标准做了1000次热循环（相当于1000次温升），试验用4根8*80排连接，通以1535A电流。测量搭接部位的温度和直流电阻，1000次试验完的数据计算电阻比率，离散度等，试验历时八个月，试验合格。该项试验证实了铜铝复合排长期通过大电流，其材质和铜铝界面的性能变化很小，在标准要求范围内。证明了复合排耐受热疲劳的能力和可靠性,说明了长期通电，导电性能不会产生衰变。

上述试验证明了铜铝复合母线的性能与铝母线有本质区别，电气寿命比铝母线要长的多，可靠性高得多。使用安全性与铜母线一样。同时，由于它重量轻，安装方便，自重引起的弯曲应力小，寿命更长,是一种性价比最高的母线。

为了解决铝母线表面易氧化的问题，有些企业采取在铝排表面镀锌，再镀铜，因镀层很薄，使用寿命有限，最重要的是蠕变问题没有解决。为了解决蠕变，有些企业采用铝合金排，铝合金导电性能比纯铝低，使用中截面要加大很多。总之，要保证铝排安全使用需增加很多处理工序，其成本并不低。

2、铜铝复合排使用安全性及可靠性:可靠性试验（热循环及热疲劳试验）

（1）热循环试验

上海理工大学对某品牌复合排做了100次0-200℃热循环试验，试验前后分别测了界面结合强度（剪切），试验后界面结合强度没有降低，这个试验证实了在200℃温差以内，热胀冷缩产生的应力不会破坏界面结合强度。成套电气设备正常使用温度不超过110℃，因此，热胀冷缩产生的应力不会影响铜铝界面结合强度，对成套电气设备的正常使用不会造成损害。按照风电行业的要求，又进行了零下40℃-120℃的100次热循环试验，界面结合强度也没有降低。

（2）热疲劳试验

目前验证导体材料使用寿命的试验只有国标GB/T9327-2010《额定电压35KV及以下电力电缆导体用压接式和机械式连接金具试验方法和要求》。

上海电缆研究所对某品牌复合排按此标准最高要求做了1000次热循环（相当于1000次温升）试验，用4根8*80排连接，通以1535A电流。每次测量连接处温度和直流电阻，试验完计算电阻比率，离散度等，历时八个月，试验合格。该项试验证实了铜铝复合排长期通过大电流，其界面的材质性能变化很小，在标准要求范围内，证明了复合排耐受热疲劳的能力和可靠性。

      铜铝复合排从2008年起，已在高、低压开关柜、动力母线槽工程项目上应用，其中有高层建筑、现代工厂、商业大厦、轨道交通，几百项工程成功运行多年，无一任何不良信息反馈。

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