CN104283165A - 一种铜铝对接加叠接导电排的母线槽 - Google Patents

Abstract

本发明是一种铜铝对接加叠接导电排的母线槽，该母线槽包括对接加叠接导电排(1)、铝排(11)、铜排(12)、铝排与铜排连接处(13)、叠接铝排(14)、母线壳体(2)；其中，铝排(11)位于中间，在铝排(11)的两端分别连接一个铜排(12)，该铝排(11)和铜排(12)截面的形状和大小相一致，构成对接加叠接导电排(1)；在铝排(11)的下面再连接一个与铝排(11)等宽的叠接铝排(14)，该叠接铝排(14)的两端长度超过铝排与铜排连接处(141)，叠接铝排(14)的超出部位(141)分别与铝排(11)两端的铜排(12)的下表面连接，构成对接加叠接导电排(1)；将对接加叠接导电排(1)置于母线壳体(2)内构成铜铝对接加叠接导电排的母线槽。

Description

一种铜铝对接加叠接导电排的母线槽

技术领域

本发明涉及一种电力输电或配电用的铜过渡接头的铜铝母线槽。

背景技术

随着经济的发展，母线槽在大容量的供配电工程中使用越来越广泛。母线槽导体材料可分为两种，一种为铜，一种为铝。金属铜体积电阻低、导电率高、使用时安全可靠，但与同样作为导电材料的金属铝相比也存在资源匮乏、重量重、价格高的问题，因此以铝代铜具有很高的经济性。但是由于金属铝表面易氧化，与铜接触后因电位差更易产生电化学腐蚀，加剧表面氧化，产生的氧化铝不能导电，严重影响导电排连接处的导电性。为了解决这一问题，现有采用的技术有在铝导体接头处镀铜镀锡处理的，也有利用铜包铝排的，还有通过铜铝接头体铸造过渡的，但都存在一些弊端。采用镀铜、镀锡处理的，镀层易氧化、易脱落，不能经久耐用；采用铜包铝排的，加工难、成本高且工艺不过关、质量参差不齐、材料分离回收难度大，存在难以还原的环保问题，铜包铝排在切割、冲压、折弯过程中易分层，而且铜包铝的直流电阻率(20℃)0.02554Ωmm²/m，与纯铝电阻率(20℃)0.0285Ωmm²/m的数值相比提升不多，与纯铜排相比，性价比并不高；采用接头体铸造过渡的(见发明专利：电力传输用母线及其母线组件，公开号：CN101640319A)，虽然解决了铜铝接头难的问题，但也存在工艺复杂和浇注过程中铝会产生氧化物，使纯度受到影响，浇注铝接头与挤压成型的铝排密度也存在差异，此外，将浇注好的接头铝部分与铝导电排连接还需要大量的焊接，程序繁琐，不适应于大规模生产。

除以上工艺外，铜铝过渡接头对焊也是一条技术途径，目前采用的技术有旋转摩擦焊、闪光电阻焊。旋转摩擦焊工艺有它的局限性，只限于圆柱或圆管铜铝型材的过渡焊接，如电缆的接头接线端子，而扁形、椭圆形、矩形等截面的材料不能焊接；闪光电阻焊焊接工艺也被应用在铜铝接头的对焊上(见实用新型专利：液浸式变压器铜铝排，公开号：CN201072694Y)，闪光电阻焊由于铜铝的熔点差距大，是通过铝原子高温扩散达到对接的，达不到再结晶的冶金反应过程，而且由于没有真空环境或惰性气体保护，仅依靠焊接过程中产生的金属蒸汽起不到避免金属铜铝高温氧化的作用，另外由于闪光焊的工艺参数复杂不易掌握，因此该工艺会严重影响铜铝过渡部位的焊接质量，连接部位达不到铝排本身应有的导电率，大幅增加了导电排的电阻率，降低了导电排的载流量，使用这样的导电排存在严重的安全风险。

综上所述，能否提供一种安全可靠、具有更高经济性的铜过渡接头的铜铝母线槽，真正做到以铝代铜，真正解决铝导体接头表面氧化的问题，铜铝的可靠过渡是一个关键技术，该技术是整个电力输电和配电行业亟需解决的世界性重大难题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种铜铝对接加叠接导电排的母线槽，是一种安全可靠、最具经济性的以铝代铜、采用铜过渡接头的铜铝母线槽。

技术方案：本发明的一种铜铝对接加叠接导电排的母线槽包括对接导电排、铝排、铜排、铝排与铜排连接处、母线壳体、叠接铝排；其中，铝排位于中间，在铝排的两端分别连接一个铜排，该铝排和铜排截面的形状和大小相一致，构成对接导电排；在铝排的下面再连接一个与铝排等宽的叠接铝排，该叠接铝排的两端长度超过铝排与铜排连接处，叠加铝排的超出部位分别与铝排两端的铜排的下表面连接，构成对接加叠接导电排；将对接加叠接导电排置于母线壳体内构成铜铝对接加叠接导电排的母线槽。

所述铝排与铜排采用机械搅拌摩擦焊的方法将二者连接；在高速旋转以及压力作用下，使工件达到塑性化，将焊接界面的铜金属和铝金属破碎搅合，形成固态流动，产生重新结晶的冶金过程，从而实现了两种金属过渡的金相合金化连接。

所述在铝排一侧叠加的一根叠接铝排的宽度与对接的铝排、铜排一致，采用搅拌摩擦焊焊接方法进行对焊加叠焊，使叠接铝排与铜排、铝排成为一体化导电排。

有益效果：采用铜过渡接头的铜铝导电排制成的母线槽，导电排通过铜铝对接加叠接固态焊接的方法，焊接质量好、达到材料再结晶冶金熔合合金化的过渡，克服了旋转摩擦焊对截面形状选择的局限性，克服了闪光电阻焊焊接虚焊和过渡界面氧化、不牢靠、电阻大的问题，克服了浇注铸铝板件浇注过程中造成的材料纯度受影响、密度差异以及工艺繁琐、生产效率低的问题。铜铝对接加叠接导电排的铜铝对接部位电阻低于纯铝排，有效解决了铜铝过渡的可靠连接，有效解决了铜过渡接头的铝排等同铜排载流量存在截面差的问题，解决了铜铝对接加叠接焊接的世界性难题，最终实现了以铝代铜的目标。本发明由于采用了价格低廉的铝材，可以在计算载流量时加大铝导体的截面，减少电流密度，降低电力线路的温升和损耗，节约电能，同时，安全可靠性也得到了相应提高。

附图说明

图1为本发明铜铝对接加叠接导电排的母线槽结构示意图，

图2为本发明对接加叠接导电排的结构示意图。

图中有：对接加叠接导电排1、铝排11、铜排12、铝排与铜排连接处13、叠接铝排14、超出部位141、母线壳体2。

具体实施方式

铜、铝对接加叠接的铜过渡接头铜铝母线槽，每相导电排两端采用铜排作为过渡接头，中间主体采用两根铝排，一根铝排两端与铜排对接，另一根铝排两端与铜排部分叠接，通过固态焊接——机械搅拌摩擦焊的方法和工艺制作而成。母线槽相应电流等级的截面载流量按铜排的导电率计算。母线槽结构可采用密集型、空气型、浇注型或隔槽绝缘型等。外壳的材质、形状、结构不作限定。具体为：

铜、铝对接加叠接的铜过渡接头铜铝母线槽，每相叠接导电排1两端采用铜排12作为过渡接头，中间主体采用两根铝排，一根铝排11和铜排12截面的形状和大小相一致，铝排11两端与铜排12对接，另一根铝排为叠加铝排14，两端与铜排部分叠接，叠接铝排14的宽度与对接的铝排11、铜排12一致，长度超出铝排11与铜排12对接的部位，铝排11与铜排12连接处13通过固态焊接——机械搅拌摩擦焊的方法和工艺一次性制作成对接加叠接导电排1，叠接铝排14可以通过铆接与铝排、铜排固定成为一个整体。将对接加叠接导电排4置于母线壳体2内构成铜铝对接加叠接导电排的母线槽。母线槽相应电流等级的截面载流量按铜排的导电率计算。

Claims (2)

1.一种铜铝对接加叠接导电排的母线槽，其特征在于该母线槽包括对接加叠接导电排（1）、铝排（11）、铜排（12）、铝排与铜排连接处（13）、叠接铝排（14）、母线壳体（2）；其中，铝排（11）位于中间，在铝排（11）的两端分别连接一个铜排（12），该铝排（11）和铜排（12）截面的形状和大小相一致，构成对接加叠接导电排（1）；在铝排（11）的下面再连接一个与铝排（11）等宽的叠接铝排（14），该叠接铝排（14）的两端长度超过铝排与铜排连接处（141），叠接铝排（14）的超出部位（141）分别与铝排（11）两端的铜排（12）的下表面连接，构成对接加叠接导电排（1）；将对接加叠接导电排（1）置于母线壳体（2）内构成铜铝对接加叠接导电排的母线槽。

2.根据权利要求1所述的一种铜铝对接加叠接导电排的母线槽，其特征在于所述铜铝对接加叠接导电排，在铝排（11）一侧叠加的一根叠接铝排（14）的宽度与对接的铝排（11）、铜排（12）一致，采用搅拌摩擦焊焊接方法进行对焊加叠焊，在高速旋转以及压力作用下，使工件达到塑性化，将焊接界面的铜金属和铝金属破碎搅合，形成固态流动，产生重新结晶的冶金过程，从而实现了两种金属过渡的金相合金化连接，使叠接铝排（14）与铜排（12）、铝排（11）成为一体化导电排。