铜铝导线横向连接器件及其应用

《铜铝导线横向连接器件及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、铜铝导线横向过渡连接器件及其应用汤凯摘要：铜铝导线横向过渡连接器件是通过横向连接手段延长铜铝过渡区域面积，通过改善焊接方法等措施实现的新连接结构的过渡接头，极大提高铜铝过渡接头的可靠性，实现铜铝过渡的大电流可靠连接。主题词：铜铝过渡失效分析；铜铝导线横向过渡连接器件中图分类号:TM241文献标识码:A文章编号:0引言在供配电系统中，由于成本因素，长距离架空导线或短距离的电缆多采用铝材料，用铝材料制作的导线应用极为广泛。另一方面，各类电力设备金具、电器多为铜材料接线端子，如果两者直接相连，接触电阻会很大，当设备长期运行、过载或短路时，连接处会迅速升温，造成衍

2、生事故。因此一般使用经过特殊工艺处理焊接而成的铜铝过渡器件来解决铜铝材料连接问题。常规的铜铝过渡连接器件包括过渡套管、过渡端子、过渡片等，结构为铜铝材料纵向分布，通过接触端面焊接来实现连接。其结构见附图1、2。在实际运行维护中，铜铝过渡接头的断裂很普遍，如何防止铜铝过渡接头的氧化、断裂是当前急需解决的问题。1铜铝过渡材料应用现状分析1.1铜铝过渡器件因常规焊接工艺导致的问题铜、铝的焊接性能较差，闪光焊接易发生过渡区断裂。而摩擦焊适用于大尺寸棒材加工，产品强度较高，但材料形状受限。钎焊质量可靠，不易发生断裂，但产品结构受限单一，一般只做铜铝过渡片。1.2高污

3、环境产生的电池效应（电化学反应）铜、铝两种金属的接触面与空气中的水分、二氧化碳和其他杂质作用下易形成电解液，产生电池效应，使铝材表面产生电化腐蚀，造成铜、铝过渡连接处的接触电阻增大发热氧化，甚至断裂。1.3铜铝材料热膨胀问题铜与铝的热膨胀系数相差36%左右，在过渡区域发热时会使铜材料受到挤压，而在冷却后不能完全复原。在经历多次冷热不均的温差变化后(通电与停电、负荷的变化、室外空气温度变化等)，可使铜铝过渡区产生形变和微小裂缝，接触电阻增加。1.4铜铝过渡接线器件安装及外力影响铜铝过渡连接器件通过长时间的导线牵引力以及自然等环境因素的影响，焊接面将承受弯曲内

4、力。如图3所示，L1表示F1的力臂，L2表示F2的力臂。由静力平衡推算在铝铜过渡区承受的弯曲剪应力Q=F1×L2/L1，而目前铜铝过渡接头L2/L1的比值近似为5，牵引力传到过渡区时将放大5倍。1.5过载对铜铝过渡区的影响4导体载流量的安全载流值是根据所允许过流区域最高温度、冷却条件、敷设条件等来确定的。依据GB5273—1985《变压器、高压电器和套管的接线端子》推荐数据，铜导线的安全载流量为5-8A/mm2，铝导线的安全载流量为3-5A/mm2。而两者连接的稳定值仅有0.2A/mm2。数值相差悬殊，所以过流问题对铜铝过渡器件的影响是极为致命的。1.6铜

5、铝过渡措施技术现状总结：（1）加工工艺是影响铜铝过渡连接器件质量的关键；（2）环境污染是影响铜铝过渡器件寿命的主要问题；（3）接合部位电流承载能力是工作稳定的核心；（4）铜铝过渡连接器件的结构强度及安装方式是其直接断裂损坏的主因。2、横向铜铝过渡器件及其应用方法针对以上结论，我们提出了一种纵向铜铝过渡连接器件的解决方法。将常规的铜铝过渡连接区域纵向焊接结构改为横向焊接结构。2.1横向铜铝过渡连接器件基本结构及原理附图4为铜铝横向过渡连接器件的环状结构图，与套管平行的一侧为铜基T-1，另一侧为铝基L-3，其中一端熔接方式连接，另一端焊接方式连接；由此构成铜铝

6、混接万用套管。2.2铜铝过渡万用套管的应用方法2.2.1铜铝过渡万用套管基本连接万用套管的基本连接方法：铜芯导线和铝芯导线直接相对插入套管内，其中铜芯导线在放置在套管铜基一侧，铝芯导线放置在套管铝基一侧，用液压钳进行冷压接即可。2.2.2延伸应用—铜铝过渡万用线鼻附图5为铜铝混接万用套管做接线鼻使用时的基本结构，将套管铜基和铝基的一侧端头对压成扁平状，形成平面接线端头，其中间相应位置有用于连接螺栓的螺孔，称为铜铝过渡万用线鼻。2.2.3铜铝混接端头连接方法实例：以上连接为基本连接方式，同样还具备更多的延伸接线方法，不再详细列举。2.3横向铜铝过渡器件应用范

7、围横向铜铝过渡器件适用与解决各类情况下的供电线路铜铝过渡问题，操作方便，以1种套管接头代替下列几种专用铜铝过渡材料：普通铜铝过渡套管（不分方向）；铜铝过渡线鼻（铝套管铜端子板）；铜铝过渡线鼻（铜套管铝端子板）；4可适应连接情况：铜导线与铝导线套管双向对接；铜导线和铝导线套管同向并接；双向铜铝状态线鼻与任意连接铜铝材料的同材质连接；以上状态的任意组合连接；同材料连接等。3横向铜铝过渡连接器件应用效果及性能分析3.1横向铜铝过渡连接器件过流能力分析常规纵向铜铝过渡结构的过渡区域截面积计算：截面积=R外*π-R内*π；横向铜铝过渡结构的过渡区域截面积计算：截面积

8、=L*(R外-R内)*2；在相同线材规格条件下，铜铝过渡器件由上计