异种金属复合材料电力金具及其电气性能

胡文军

摘要介绍了几种用铜、铝复合材料制成的电力金具的结构、生产工艺，有爆焊铜铝过渡板、嵌焊铜环式铜铝设备线夹等产品。对其电气性能进行了测试，结果表明，这些产品节省铜材、工艺简便、电气性能符合国际标准。
主题词电力金具铜铝过渡板铜铝设备线夹电气性能

AbstractThis paper presents the structures and manufacturing procedures of fittings manufactured with compound material of copper and aluminum, such as explosion bonded copper to aluminum adapter bar,copper-aluminum terminal clamp with embedding and solding a copper ring. Their electrical performance are tested,and the test results indicate that these new products may be widely use d,saving on copper,and having sijmple and convenient manufacturing procedures,and their electrical performances corresponding to the national standards.
Keywordsfittings; copper to aluminum adapter bar; copper-alum inum terminal clamp; electrical performance.

在架空电力线路的变电所户内外配电装置所用的电力金具中，铜铝过渡板适用于发电厂和 变电所铜母线与铝母线接续。铜铝设备线夹适用于户外配电装置中母线引下线与电气设备连接，用户在安装使用线夹时，将铝母线引下线插入线夹铝管中，再用液压钳压合牢固。传统的铜铝过渡板和铜铝设备线夹结构如图1、图2所示。国标GB2342-85(铜铝过渡板)及GB2341 -85(铜铝设备线夹)规定，铜铝过渡板及铜铝设备线夹中，铜与铝的焊接采用闪光焊接工艺 。

图1传统的铜铝过渡板

图2传统的铜铝设备线夹

这些电力金具存在如下缺点：①铜耗很大。按国标规格计算，铜铝过渡板和铜铝设备线夹中，想知道

铜的重量分别约占整体产品重量的73%和35%。②工艺复杂。采用闪光对焊工艺时，需经成型、清洗、对焊、机加工去飞边等工序，而且有一定的废品率。③性能较差。由于铜与铝的闪光处断裂的问题。针对这些缺陷，本文介绍几种新型的电力金具，如爆焊铜铝过渡板、嵌焊铜环式铜铝设备线夹等，这些产品性能优越，节省铜材，制造工艺独特、简便、成本低廉。光纤保护套。

1新型电力金具的结构及生产工艺

图3、图4分别为爆焊铝过渡板和嵌焊铜环式铜铝设备线夹的产品结构。爆焊铜铝过渡板由 铝板一端单面(或双面)覆铜而成。嵌焊铜环式铜铝设备线夹由铝件1和嵌焊在铝件1-端之中的紫铜件2构成。紫铜件2是带外环沟槽和螺栓孔的铜环，铜环外沟槽的截面为梯形，铜环两端略高于铝板两表面。这种设计的特点：①节省铜材。金具实际使用时，从导电角度来讲，仅要求螺母或铜垫圈的接触面为铜与铜接触，即，光缆分线箱。只需要金具两平面为铜即可满足导电要求，而铜的厚度对接触面的接触电阻无甚影响。经计算，事实上电力金具。图3的爆焊铜铝过渡板，对MG50×5规格，覆铜厚度为1mm即可完全满足导电要求，你知道深圳的光缆厂家有那些。故可省铜约80%。图4的嵌焊铜环式铜铝设备线夹 ，对120mm规格，用铜量节省了50%。②性能良好。新型线夹弯曲时仅是塑性较好的铝材部分受弯，不易断裂。

图3爆焊铜铅过渡板

爆焊铜铝过渡板生产工艺为：基复板清洗--安装炸药--爆炸复合--退火--轧制--矫平--铣切--钻孔--测试--成品^［1］ 。基复板清洗：铜板用5%H₂ SO₄ 去氧化膜。铝板用5%NaOH(60℃)加食用纯碱NaHCO₃ 脱脂，再用酸洗去氧化膜。最后用砂布打磨。炸药采用2^＃ 岩石硝铵炸药，用雷管加导爆索端边起爆。复板上及基板下均用缓冲层(橡胶等)。底垫以沙垫为佳。基复板间距s应与下列数值相近：①复板比 重小于5时，δ/3＜s＜2δ/3；②复板比重在5～10之间时，δ／2＜s＜δ；③复 板比重大于10时，2δ／3＜s＜2δ。单位面积上的炸药量为

图4嵌焊铜环式铜铝设备线夹

式中：q--单位面积上的炸药量，g/cm² ；
δ--复板厚度，cm；
ρ--复板密度，g/cm² ；
C--与炸药性质及材料有关的常数，可以通过试验确定，对2号岩石硝铵炸药铜/铝组合，C取1.33。
嵌焊铜环式铜铝设备线夹的生产采用镶嵌和焊接相结合的方法，前者保证铜铝的连接强度，深圳的光缆厂家有那些。后者主要使铜与铝紧密接触从而降低铜铝接触电阻。图4中紫铜环用机加工或压力加工方法预先制成，铜环沟槽内壁涂以过渡金属(选择与铜和铝均能互溶并且不会产生脆性化合物的金属作为过渡金属)，之后置于线夹金属模中，将铝溶液浇入模中，利用铝溶液的高温将过渡金属溶化，冷却后铝通过过渡金属与铜环焊接成一体，凝固出模即成铜铝线夹^［2］ 。此工艺过程较简单，生产效率高。废品率较低，且铜与铝未直接结合，接头塑性较好。

2新型电力金具电气性能测试

电力金具性能必须符合国家标准，新型金具按照国家GB2137-85(电力金具验收规则、试验方法、标志与包装)和GB2314-85(电力金具通用技术条件)的有关要求，进行了全面测试。其主要测试项目是外观及铜铝结合面的剖面检查；接触电阻测试(温升试验前后)；额定电流下的温升试验。试验所用仪器有：对于十大光缆品牌。升流器YL200型；微欧计PCIμΩ/2型回路电阻测试仪；热电偶：铜-康铜；毫伏表DZ-38型直流数字电压表。试验测温布线点见图5、图6。温升试验前后接触电阻及被试品两端同等长度导线电阻测试数据如表2所示，被试品在环境温度时，通以额定电流的温升值如表3所示。

图5爆焊铜铝过渡板测温布线图
1.铜导线2.铜接板3.螺栓、螺母、垫圈、弹簧垫圈4.铜铝过渡板5 .铝接板6.铝导线A、B、C.测温点

图6嵌焊铜环式铜铝设备线夹电气性能接线图

注：图中1，2，3点为温升测试点；1，3点与2点距离大于1m。A、B、C、D点为 电阻测试点。AB段(线夹)与CD段(导线)等长。

表2新型铜铝过渡板及新型铜铝设备线夹接触电阻试验值

测试对象温升前电阻
(μΩ)温升后电阻
(μΩ)新型铜铝
过渡板板身1818板后铅线4646新型铜铝
设备线夹AB段(线夹)5555CD段(导线)8080

表3爆焊铜铝过渡板及嵌焊铜环式铜铝设备
线夹温升试验数据

测试部位爆焊铜铝过渡板嵌焊铜环式铜铝设备线夹ABC1点2点3点温升(℃).561.5备注：额定电流600A，试验电流630A，环温30℃，测温布线点如图 5所示。所取数据均为10分钟内三次温升的平均值。额定电流20A，环温23.5℃，测温布线点如图6所示。所取数据均为10分钟内三次温升的平均值。结论：被试品表面光洁、平整、焊合接合紧密、焊合良好，外观尺寸符合要求。被试品的接触电阻小于同等长度导线(铝线)的电阻；温升试验前及温升试验后降温至环境温度，所测电阻无变化。被试品的温升均低于距被试品一米以远处导线的温升。 3结论

本文介绍的爆焊铜铝过渡板及嵌焊铜环式铜铝设备线夹具有如下特点：①性能优越。铜铝双金属件焊合良好，铜铝连结安全可靠；铜铝结合面大，其接触电阻和温升都低于现有的同类产品，是节电新型器件。②节约铜材。爆焊铜铝过渡板用铜量为传统设备的80%～90%，嵌爆铜环式铜铝设备线夹用铜量为现有线夹的50%。③制造工艺独特、简便、成本低。爆焊铜铝过渡板采用爆炸焊接方法，嵌焊铜环式铜铝设备线夹采用镶嵌和焊接相结合的方法，其生产成本约为现有产品采用闪光焊的60%。因此，本文介绍的新闻电力金具可以大力推广应用。

胡文军(江汉石油学院荆州)

参考文献

1，胡文军，张悦仁.爆炸焊接生产铜铝过渡板研究.爆破，1994，11(4)
2，张元钟，张悦仁.嵌焊铜环式铜铝设备线夹.衡阳工学院学报，1994，8(1)