異種金屬復(fù)合材料電力金具及其電氣性能

發(fā)布時間：2016-10-10 01:11

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　　在架空電力線路的變電所戶內(nèi)外配電裝置所用的電力金具中，銅鋁過渡板適用于發(fā)電廠和變電所銅母線與鋁母線接續(xù)。銅鋁設(shè)備線夾適用于戶外配電裝置中母線引下線與電氣設(shè)備連接，用戶在安裝使用線夾時，將鋁母線引下線插入線夾鋁管中，再用液壓鉗壓合牢固。傳統(tǒng)的銅鋁過渡板和銅鋁設(shè)備線夾結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。國標(biāo)GB2342-85(銅鋁過渡板)及GB2341 -85(銅鋁設(shè)備線夾)規(guī)定，銅鋁過渡板及銅鋁設(shè)備線夾中，銅與鋁的焊接采用閃光焊接工藝。

圖1　傳統(tǒng)的銅鋁過渡板

異種金屬復(fù)合材料電力金具及其電氣性能

圖2　傳統(tǒng)的銅鋁設(shè)備線夾

　　這些電力金具存在如下缺點(diǎn)：①銅耗很大。按國標(biāo)規(guī)格計算，銅鋁過渡板和銅鋁設(shè)備線夾中，銅的重量分別約占整體產(chǎn)品重量的73%和35%。②工藝復(fù)雜。采用閃光對焊工藝時，需經(jīng)成型、清洗、對焊、機(jī)加工去飛邊等工序，而且有一定的廢品率。③性能較差。由于銅與鋁的閃光處斷裂的問題。針對這些缺陷，本文介紹幾種新型的電力金具，如爆焊銅鋁過渡板、嵌焊銅環(huán)式銅鋁設(shè)備線夾等，這些產(chǎn)品性能優(yōu)越，節(jié)省銅材，制造工藝獨(dú)特、簡便、成本低廉。

1　新型電力金具的結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝

　　圖3、圖4分別為爆焊鋁過渡板和嵌焊銅環(huán)式銅鋁設(shè)備線夾的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。爆焊銅鋁過渡板由鋁板一端單面(或雙面)覆銅而成。嵌焊銅環(huán)式銅鋁設(shè)備線夾由鋁件1和嵌焊在鋁件1-端之中的紫銅件2構(gòu)成。紫銅件2是帶外環(huán)溝槽和螺栓孔的銅環(huán)，銅環(huán)外溝槽的截面為梯形，銅環(huán)兩端略高于鋁板兩表面。這種設(shè)計的特點(diǎn)：①節(jié)省銅材。金具實(shí)際使用時，從導(dǎo)電角度來講，僅要求螺母或銅墊圈的接觸面為銅與銅接觸，即，只需要金具兩平面為銅即可滿足導(dǎo)電要求，而銅的厚度對接觸面的接觸電阻無甚影響。經(jīng)計算，圖3的爆焊銅鋁過渡板，對MG50×5規(guī)格，覆銅厚度為1mm即可完全滿足導(dǎo)電要求，故可省銅約80%。圖4的嵌焊銅環(huán)式銅鋁設(shè)備線夾，對120mm規(guī)格，用銅量節(jié)省了50%。②性能良好。新型線夾彎曲時僅是塑性較好的鋁材部分受彎，不易斷裂。

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圖3　爆焊銅鉛過渡板

　　爆焊銅鋁過渡板生產(chǎn)工藝為：基復(fù)板清洗--安裝炸藥--爆炸復(fù)合--退火--軋制--矯平--銑切--鉆孔--測試--成品�；鶑�(fù)板清洗：銅板用5%H2 SO4去氧化膜。鋁板用5%NaOH(60℃)加食用純堿NaHCO3脫脂，再用酸洗去氧化膜。最后用砂布打磨。炸藥采用2＃巖石硝銨炸藥，用雷管加導(dǎo)爆索端邊起爆。復(fù)板上及基板下均用緩沖層(橡膠等)。底墊以沙墊為佳�；鶑�(fù)板間距s應(yīng)與下列數(shù)值相近：①復(fù)板比重小于5時，δ/3＜s＜2δ/3；②復(fù)板比重在5～10之間時，δ／2＜s＜δ；③復(fù) 板比重大于10時，2δ／3＜s＜2δ。單位面積上的炸藥量為

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圖4　嵌焊銅環(huán)式銅鋁設(shè)備線夾

　　
式中：q--單位面積上的炸藥量，g/cm2；
　　　δ--復(fù)板厚度，cm；
　　　ρ--復(fù)板密度，g/cm2；
　　C--與炸藥性質(zhì)及材料有關(guān)的常數(shù)，可以通過試驗確定，對2號巖石硝銨炸藥銅/鋁組合，C取1.33。

　　嵌焊銅環(huán)式銅鋁設(shè)備線夾的生產(chǎn)采用鑲嵌和焊接相結(jié)合的方法，前者保證銅鋁的連接強(qiáng)度，后者主要使銅與鋁緊密接觸從而降低銅鋁接觸電阻。圖4中紫銅環(huán)用機(jī)加工或壓力加工方法預(yù)先制成，銅環(huán)溝槽內(nèi)壁涂以過渡金屬(選擇與銅和鋁均能互溶并且不會產(chǎn)生脆性化合物的金屬作為過渡金屬)，之后置于線夾金屬模中，，將鋁溶液澆入模中，利用鋁溶液的高溫將過渡金屬溶化，冷卻后鋁通過過渡金屬與銅環(huán)焊接成一體，凝固出模即成銅鋁線夾。此工藝過程較簡單，生產(chǎn)效率高。廢品率較低，且銅與鋁未直接結(jié)合，接頭塑性較好。

2　新型電力金具電氣性能測試

　　電力金具性能必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)，新型金具按照國家GB2137-85(電力金具驗收規(guī)則、試驗方法、標(biāo)志與包裝)和GB2314-85(電力金具通用技術(shù)條件)的有關(guān)要求，進(jìn)行了全面測試。其主要測試項目是外觀及銅鋁結(jié)合面的剖面檢查；接觸電阻測試(溫升試驗前后)；額定電流下的溫升試驗。試驗所用儀器有：升流器YL200型；微歐計PCIμΩ/2型回路電阻測試儀；熱電偶：銅-康銅；毫伏表DZ-38型直流數(shù)字電壓表。試驗測溫布線點(diǎn)見圖5、圖6。溫升試驗前后接觸電阻及被試品兩端同等長度導(dǎo)線電阻測試數(shù)據(jù)如表2所示，被試品在環(huán)境溫度時，通以額定電流的溫升值如表3所示。

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