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分析关于铝导体在母线槽中的应用

[来源:原创] [作者:udoec] [日期:15-10-08] [热度:]

目前,绝大多数的母线槽生产制造商因受一些旧的设计思想及制造规范的影响,对槽内导体的选用仍以铜材为主。然而,近年来铜材价格的大幅上涨,使其成本居高不下,这对制造商的市场拓展必将带来较大的冲击。结合市场资源的合理配置及其价格因素,国内母线槽产品导体由铜母线材料向铝母线材料转移以成为产品的发展趋势。
由铝母线导体制造的母线槽已在国外一些发达国家得到广泛应用,其制造技术及工艺已趋成熟。近年来国内部分品牌母线制造商均提供了高品质的铝导体母线槽,并已在工程实际应用中得到了用户及设计单位的肯定和好评,显示了其独特的优越性。本文试从铜铝导体的物理性能、化学性能、电气性能方面进一步探讨以铝导体代替铜导体的可行性。
由于铜导体和铝导体截面形状相似,因此国内母线槽制造商均可在不对原铜导体母线槽产品结构作重大改变的情况下,设计、制造铝导体母线槽,其重点在于改进生产工艺(如改进导体表面处理工艺,以增强及保护铝导体的镀层表面质量)及增设相关的工装设备。因此铝导体母线槽在技术,经济方面与铜导体母线槽的比较优势才是其获得大量推广应用的重点所在,具体比较如下:
铜、铝导体金属材料比较:铜的密度8.9g/cm3, 铝的密度2.7g/cm3;铜的导电性仅次于银,IACS值为100%(国际标准退火电解铜标准值),高纯铝(99.996%)和工业纯铝(99.5%)的IACS值为64.94%和59%,即铜的导电性约比铝高35%~40%;铜在大气中的化学稳定性较好,铝较为活泼,但加入微量合金元素可提高其化学稳定性;铜的强度和硬度较好,纯铝稍差,但铝合金经热处理后可获得较高的强度和硬度,因质轻,其强度远大于铜;自然中铜资源相对有限,价格较高,铝资源相对丰富,价格低廉。
相同结构形式等电流母线槽采用铜导体及铝导体电能损耗比较:铜导体(电工用铜母线TMY,GB5585.1~3-1985)的电阻率ρCU(20) =0.0175mm2/m(环境温度20℃时得直流电阻率);铝导体(电工用铝母线LMY,GB5585.1~3-1985)的电阻率ρAL(20)=0.0295mm2/m(环境温度20℃时得直流电阻率);根据相关导体载流量数据对比分析,可看出,同电流铝导体母线槽约比铜导体母线槽功率损耗大26%,此为铝导体母线槽的缺点,由上式可知,解决此问题的最简单途径是增大铝导体截面积;按此比值选型设计,可使铝导体母线槽与铜导体母线槽具备等效导电性能。
等效导电截面铜导体母线槽和铝导体母线槽一般性经济分析可见,仅从母线槽导体材料成本分析,等效导电性能的铝导体母线槽与铜导体母线槽相比,前者仅为后者的约1/5。因铝导体母线槽在制造过程中的特殊工艺性,制造成本相对较高,分析表明两者比较约为2.5:1。综上述比较,可以认为铝导体母线槽是一种拥有较高性价比的,具有极大推广应用价值的产品。

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