Sammelschiene von Kupfer auf Aluminium

Jan 07, 2023

Erstens Kupferleiter, Kupfer-Aluminium-Verbundreihe und Aluminiumreihe drei Leitermaterialien:

Siehe "Tabelle I" für den Vergleich der elektrischen Leistungsparameter der drei Leitermaterialien. Aus dem Vergleich umfassender Kennzahlen in Tabelle I ist ersichtlich, dass die Betriebssicherheit und Lebensdauer der drei Leitermaterialien:

1. Die Leitfähigkeit des Kupferbusses ist nach Silber an zweiter Stelle, und es ist zuverlässig zu verwenden, aber es hat ein hohes Gewicht, einen hohen Preis und wird immer höher.

2. Aluminium-Bus hat die Vorteile von geringem Gewicht, niedrigem Preis und zweitrangiger Leitfähigkeit nach Kupfer, aber wenn die Überlappungsverbindung die folgenden fatalen Schwächen hat:

(1) Die Aluminiumoberfläche oxidiert leicht und der Kontaktwiderstand wird auf der Läppoberfläche erhöht, was zu Erwärmung und sogar Verbrennung führt.

(2) Das Material ist weich, die Kriechgeschwindigkeit ist schnell, es lässt sich nach langer Zeit leicht lösen und es wird aufgrund des schlechten Kontakts erhitzt oder sogar verbrannt.

Aus den oben genannten Gründen steigt der Oberflächenkontaktwiderstand des Aluminiumstabs nach längerem Einschalten allmählich an, was leicht zu einem Abfall der elektrischen Leistung und sogar zu einem Verlust der Leitfähigkeit führen kann.

Experimentelle Demonstration 1: Leistungstest der Leiteroberflächenüberlappung

Im Jahr 2003 führte das British Columbia Power Laboratory of Canada einen 2000-stündigen Salzsprüh-Korrosionszyklustest und einen aktuellen Bersttest an Kupfer und Kupfer, Kupfer und Aluminium, Aluminiumlegierungen und Überlappungsverbindungen (Schraubverbindungen) aus Aluminiumlegierungen durch. Die Hochstrom-Berstprüfung dient der Untersuchung der Alterung von Leiteranschlussteilen.



Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass unter den gleichen Umgebungsbedingungen die Verbindungszuverlässigkeit von Leitern aus Aluminiumlegierungen weit von der von Kupfer und Kupfer entfernt ist. Der Widerstand von Kupfer und Kupferverbindung ändert sich während des Tests kaum, nur 30 % des Probenwiderstands nehmen zu, während mehr als 70 % des Widerstands von Aluminiumlegierung und Aluminiumlegierungsverbindung fikant ansteigen, davon mehr als 40 % der leitenden Funktion ist verloren. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Aluminiumlegierung die Vorteile einer direkten Bindung, einer schnellen Alterung und einer kurzen elektrischen Lebensdauer hat. (Der Originaltext dieses Tests ist das 2005 vom IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) preisgekrönte Papier.)

Der Hauptzweck vonKupfer-Aluminium-Sammelschieneist es, die fatale Schwäche des Aluminiumbusses in der Leitfähigkeit zu lösen und die Kosten unter der Voraussetzung zu senken, dass eine sichere, zuverlässige und lange Lebensdauer gewährleistet ist.

Sammelschiene von Kupfer auf Aluminiumhat die gleiche Oxidationsbeständigkeit wie Kupfer, da seine Oberfläche aus Kupfer besteht. Gegenseitiges Läppen ist das Läppen von Kupfer und Kupfer. Seine elektrische Lebensdauer ist die gleiche wie die eines Kupferbusses nach längerem Einschalten. Nach einer speziellen Prozessbehandlung ist die Kriechverformung gering und die Leistung kommt der von Kupfer nahe, wodurch die fatale Schwäche des Aluminiumbusses überwunden wird. Die Betriebszuverlässigkeit ist die gleiche wie bei einem Kupferbus. Seine Betriebsleistung unterscheidet sich wesentlich von der eines Aluminiumbusses. Es kann den Kupferbus ersetzen, aber der Preis ist stark reduziert.

Experimentelle Demonstration 2:

Ob die Lebensdauer vonKupfer-Aluminium-Sammelschienedie Anforderungen erfüllen kann, werden die obigen Schlussfolgerungen durch Tests bestätigt:

Der Lebensdauertest von Leitermaterialien basiert auf den Anforderungen von GB / t9327-2010 Testmethoden und Anforderungen für Crimp- und mechanische Verbindungsarmaturen für Stromkabelleiter mit einer Nennspannung von 35 kV und darunter. Das Shanghai Cable Research Institute hat 1000 thermische Zyklen (entsprechend 1000 Temperaturanstiegen) für eine Verbundreihe gemäß dieser Norm durchgeführt, und vier 8 * 80-Reihen wurden für den Test mit 1535 A Strom verbunden. Messen Sie die Temperatur und den Gleichstromwiderstand der Überlappungsverbindung, berechnen Sie das Widerstandsverhältnis und die Streuung basierend auf den Daten von 1000 Tests. Der Test dauerte acht Monate und der Test wurde qualifiziert. Der Test bestätigte, dass der Kupfer-Aluminium-Verbundstab lange Zeit hohen Strom durchläuft und die Leistungsänderung seines Materials und der Kupfer-Aluminium-Schnittstelle sehr gering ist, was im Bereich der Standardanforderungen liegt. Die Fähigkeit und Zuverlässigkeit der zusammengesetzten Reihe, thermischer Ermüdung zu widerstehen, wurde bewiesen, und es zeigt sich, dass die Leitfähigkeit nach längerem Einschalten nicht abnimmt.

Die obigen Tests beweisen, dass die Leistung vonKupfer-Aluminium-Sammelschieneunterscheidet sich wesentlich von der Aluminium-Sammelschiene. Die elektrische Lebensdauer ist viel länger und die Zuverlässigkeit ist viel höher als bei Aluminium-Sammelschienen. Die Gebrauchssicherheit ist die gleiche wie die des Kupferbusses. Gleichzeitig ist er aufgrund seines geringen Gewichts, der bequemen Montage, der geringen Biegebeanspruchung durch das Eigengewicht und der längeren Lebensdauer ein Bus mit dem höchsten Preis-Leistungs-Verhältnis.

Um das Problem der leichten Oxidation auf der Oberfläche des Aluminiumbusses zu lösen, wenden einige Unternehmen eine Verzinkung und Verkupferung auf der Oberfläche der Aluminiumstange an. Da die Beschichtung sehr dünn und die Lebensdauer begrenzt ist, ist vor allem das Kriechproblem nicht gelöst. Um das Problem des Kriechens zu lösen, verwenden einige Unternehmen Stangen aus Aluminiumlegierung. Die Leitfähigkeit von Aluminiumlegierungen ist geringer als die von reinem Aluminium, und der Querschnitt sollte im Gebrauch viel größer sein. Kurz gesagt, um die sichere Verwendung von Aluminiumstangen zu gewährleisten, müssen viele Behandlungsverfahren hinzugefügt werden, und die Kosten sind nicht gering.

2.Sammelschiene von Kupfer auf AluminiumBetriebssicherheit und Zuverlässigkeit: Zuverlässigkeitstest (thermischer Zyklus und thermischer Ermüdungstest)

(1) Wärmezyklustest

Die Shanghai University of Technology führte 100 0-200 ℃ Wärmezyklustests an einer Marke von Verbundabgasen durch. Die Grenzflächenhaftfestigkeit (Scher) wurde vor und nach dem Test gemessen. Nach dem Test nahm die Grenzflächenbindungsfestigkeit nicht ab. Dieser Test bestätigte, dass die durch Wärmeausdehnung und Kaltkontraktion erzeugte Spannung die Grenzflächenhaftfestigkeit innerhalb des Temperaturunterschieds von 200 °C nicht zerstören würde. Die normale Betriebstemperatur des kompletten Satzes elektrischer Ausrüstung darf 110 ℃ nicht überschreiten. Daher wird die durch Wärmeausdehnung und Kaltkontraktion erzeugte Spannung die Haftfestigkeit der Kupfer-Aluminium-Grenzfläche nicht beeinträchtigen und die normale Verwendung des gesamten Satzes elektrischer Geräte nicht beeinträchtigen. Gemäß den Anforderungen der Windkraftindustrie wurden weitere 100 Temperaturwechseltests bei minus 40 ℃ - 120 ℃ durchgeführt, und die Grenzflächenhaftfestigkeit nahm nicht ab.

(2) Thermischer Ermüdungstest

Derzeit ist der einzige Test zur Überprüfung der Lebensdauer von Leitermaterialien der nationale Standard GB / t9327-2010 Testmethoden und Anforderungen für Crimp- und mechanische Verbindungsarmaturen für Stromkabelleiter mit einer Nennspannung von 35 kV und darunter.

Das Shanghai Cable Research Institute führte Tests mit 1000 Wärmezyklen (entsprechend 1000 Temperaturanstiegen) an einer Verbundreihe gemäß den höchsten Anforderungen dieser Norm durch, verbunden mit 4 8 * 80 Reihen und verbunden mit 1535a Strom. Messen Sie jeweils die Temperatur und den Gleichstromwiderstand an der Verbindung, berechnen Sie das Widerstandsverhältnis und die Streuung nach dem Test, der acht Monate dauerte und den Test bestanden hat. Der Test beweist, dass die Kupfer-Aluminium-Verbundreihe lange Zeit hohen Strom durchlässt und sich die Materialleistung ihrer Grenzfläche kaum ändert. Im Rahmen der Normanforderungen weist es die Fähigkeit und Zuverlässigkeit der thermischen Ermüdungsbeständigkeit der Verbundreihe nach.

Sammelschiene von Kupfer auf Aluminiumwird seit 2008 in Projekten für Hoch- und Niederspannungsschaltanlagen und Stromschienenkanäle eingesetzt, darunter Hochhäuser, moderne Fabriken, Gewerbegebäude und Schienenverkehr. Hunderte von Projekten werden seit vielen Jahren erfolgreich betrieben, ohne dass es zu negativen Informationsrückmeldungen kommt.