銅排、銅鋁復合排、鋁排的性能比較及用途

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、鋁母線質輕、價格低、導電性能僅次于銅，但…

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熱，甚至燒毀。

②材質軟，蠕變速度快，緊固后時間長了易松動，因接觸不良而發熱甚至燒毀。

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

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試驗和電流猝發試驗，大電流猝發試驗是研究導體連接部位的老化。

實驗結果表明，在相同環境條件下，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會）獲獎論文。）

銅鋁復合母線的研發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區別，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論

導體材料使用壽命的試驗是依據國標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（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次試驗完的數據計算電阻比率，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，其材質和銅鋁界面的性能變化很小，在標準要求范圍內。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區別，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。總之，要保證鋁排安全使用需增加很多處理工序，其成本并不低。

銅鋁復合排使用安全性及可靠性:可靠性試驗（熱循環及熱疲勞試驗）

1、熱循環試驗

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

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（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，其界面的材質性能變化很小，在標準要求范圍內，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、低壓開關柜、動力母線槽工程項目上應用，其中有高層建筑、現代工廠、商業大廈、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。