Медно-алюминиевая шина

Jan 07, 2023

Во-первых, медный проводник, медно-алюминиевый композитный ряд и алюминиевый ряд из трех проводников:

См. «таблицу I» для сравнения параметров электрических характеристик трех проводниковых материалов. Из сравнения комплексных показателей в таблице I видно, что эксплуатационная надежность и срок службы трех проводниковых материалов:

1. Проводимость медной шины уступает только серебру, и она надежна в использовании, но имеет большой вес, высокую цену и будет все выше и выше.

2. Алюминиевая шина имеет преимущества легкого веса, низкой цены и уступает только меди по проводимости, но если соединение внахлестку имеет следующие фатальные недостатки:

(1) Алюминиевая поверхность легко окисляется, а контактное сопротивление на поверхности внахлест увеличивается, что приводит к нагреву и даже возгоранию.

(2) Материал мягкий, скорость ползучести высокая, его легко ослабить через долгое время, он нагревается или даже сгорает из-за плохого контакта.

По вышеуказанным причинам поверхностное контактное сопротивление алюминиевого стержня постепенно увеличивается после длительного включения питания, что может привести к ухудшению электрических характеристик и даже к потере проводимости.

Экспериментальная демонстрация 1: испытание производительности внахлест поверхности проводника

В 2003 году Энергетическая лаборатория Британской Колумбии в Канаде провела 2000 часов циклических испытаний на коррозию в солевом тумане и токовых испытаний на разрыв меди и меди, меди и алюминия, алюминиевого сплава и соединения внахлестку (болтового) из алюминиевого сплава. Испытание на разрыв сильнотоком предназначено для изучения старения соединительных частей проводника.



Результаты экспериментов показывают, что в одинаковых условиях окружающей среды надежность соединения проводника из алюминиевого сплава далека от надежности соединения меди и меди. Сопротивление меди и медного соединения мало изменяется во время испытания, увеличивается только 30% сопротивления образца, в то время как более 70% сопротивления алюминиевого сплава и соединения алюминиевого сплава резко увеличивается, из которых более 40% - проводящая функция. потерян. Экспериментальные результаты показывают, что алюминиевый сплав имеет преимущества прямого соединения, быстрого старения и короткого электрического срока службы. (исходный текст этого теста - документ, отмеченный наградами IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике) 2005 года.)

Основная цельмедно-алюминиевая шиназаключается в том, чтобы решить фатальную слабость алюминиевой шины в проводимости и снизить стоимость на предпосылке обеспечения безопасности, надежности и срока службы.

Медно-алюминиевая шинаимеет ту же стойкость к окислению, что и медь, потому что его поверхность состоит из меди. Взаимная притирка – это притирка меди и меди. Его электрический срок службы такой же, как у медной шины после длительного включения. После специальной технологической обработки деформация ползучести невелика, а производительность близка к характеристикам меди, что позволяет преодолеть фатальную слабость алюминиевой шины. Надежность обслуживания такая же, как у медной шины. Его эксплуатационные характеристики существенно отличаются от алюминиевых автобусов. Он может заменить медную шину, но цена значительно снижается.

Экспериментальная демонстрация 2:

Независимо от того, срок службымедно-алюминиевая шинамогут соответствовать требованиям, приведенные выше выводы подтверждены испытаниями:

Испытание на срок службы материалов проводников основано на требованиях методов испытаний GB/t9327-2010 и требованиях к обжимной и механической соединительной арматуре для проводников силовых кабелей с номинальным напряжением 35 кВ и ниже. Шанхайский научно-исследовательский институт кабелей провел 1000 тепловых циклов (эквивалентно 1000 повышениям температуры) для марки композитного ряда в соответствии с этим стандартом, и для испытаний были соединены четыре ряда 8 * 80 с током 1535 А. Измерить температуру и сопротивление постоянному току внахлестку, рассчитать коэффициент сопротивления и дисперсию по данным 1000 испытаний. Тест длился восемь месяцев, и тест был квалифицирован. Испытание подтвердило, что медно-алюминиевый композитный стержень в течение длительного времени проходит через сильный ток, а изменение характеристик его материала и интерфейса медь-алюминий очень мало, что находится в пределах диапазона стандартных требований. Доказана способность и надежность композитного ряда сопротивляться термической усталости, а также показано, что проводимость не будет снижаться после длительного включения питания.

Вышеуказанные тесты доказывают, что производительностьмедно-алюминиевая шинасущественно отличается от алюминиевой шины. Электрический срок службы намного больше, а надежность намного выше, чем у алюминиевой шины. Безопасность использования такая же, как у медной шины. В то же время, благодаря небольшому весу, удобной установке, небольшому изгибающему усилию, вызванному собственным весом, и более длительному сроку службы, этот автобус обладает самыми высокими экономическими характеристиками.

Чтобы решить проблему легкого окисления на поверхности алюминиевых шин, некоторые предприятия применяют цинкование и меднение на поверхности алюминиевых шин. Поскольку покрытие очень тонкое, а срок службы ограничен, самое главное, проблема ползучести не решена. Для решения проблемы ползучести некоторые предприятия используют прутки из алюминиевого сплава. Проводимость алюминиевого сплава ниже, чем у чистого алюминия, и при использовании поперечное сечение должно быть намного больше. Короче говоря, для обеспечения безопасного использования алюминиевых стержней необходимо добавить множество процессов обработки, и их стоимость не является низкой.

2,Медно-алюминиевая шинаэксплуатационная безопасность и надежность: испытание на надежность (испытание на термический цикл и термическую усталость)

(1) Испытание на термический цикл

Шанхайский технологический университет провел испытания термического цикла 100 0-200 ℃ на марке композитного выхлопа. Прочность межфазного сцепления (на сдвиг) измеряли до и после испытания. После испытания прочность межфазного соединения не уменьшилась. Это испытание подтвердило, что напряжение, вызванное тепловым расширением и холодным сжатием, не разрушает прочность межфазного соединения в пределах разницы температур 200 ℃. Нормальная рабочая температура всего комплекта электрооборудования не должна превышать 110 ℃. Следовательно, напряжение, вызванное тепловым расширением и холодным сжатием, не повлияет на прочность соединения медно-алюминиевого интерфейса и не повредит нормальному использованию полного комплекта электрооборудования. Согласно требованиям ветроэнергетики было проведено еще 100 испытаний термоциклами при минус 40 ℃ - 120 ℃, при этом прочность сцепления стыка не снизилась.

(2) Испытание на термическую усталость

В настоящее время единственным испытанием для проверки срока службы материалов проводников является национальный стандарт GB/t9327-2010, методы испытаний и требования к обжимной и механической соединительной арматуре для проводников силовых кабелей с номинальным напряжением 35 кВ и ниже.

Шанхайский научно-исследовательский институт кабелей провел 1000 тепловых циклов (эквивалентно 1000 повышениям температуры) для марки композитного ряда в соответствии с самыми высокими требованиями этого стандарта, соединенного с 4 рядами 8 * 80 и соединенного с током 1535А. Каждый раз измеряйте температуру и сопротивление постоянному току в месте соединения, рассчитывайте коэффициент сопротивления и дисперсию после теста, который длился восемь месяцев и прошел тест. Испытание доказывает, что медно-алюминиевый композитный ряд в течение длительного времени проходит через большой ток, а характеристики материала его интерфейса мало меняются. В рамках стандартных требований это доказывает способность и надежность сопротивления термической усталости композитного ряда.

Медно-алюминиевая шинаприменяется в проектах распределительных устройств высокого и низкого напряжения и силовых шинопроводов с 2008 года, включая высотные здания, современные заводы, коммерческие здания и железнодорожный транспорт. Сотни проектов успешно эксплуатируются на протяжении многих лет без каких-либо негативных информационных отзывов.