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如何解决电力中的铜铝连接

在电力系统中，需要消耗大量的导电材料，许多设备的接线端是铜材料，而架空导线多为铝材料，因此用铝材料制作的导线应用广泛，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，热量传递到电力设备上，如变压器，轻则发生烧毁触头、缺相运行造成停电事故，重则引起烧毁设备、引起设备爆炸、火灾等。因此电力系统中一般使用经过特殊工艺处理焊接而成的铜铝过渡接头。尽管如此，但目前的工艺水平使得焊接处不可能完美无缺，只要有小小的缝隙，便有可能受空气、水分等的入侵，发生氧化，使接触电阻增加，运行过程发热进一步加大氧化面的扩大，最终导致铜铝过渡接头发生强度下降而断裂。此外，接触电阻的增加还会导致线路的短路电流减小，延长短路保护装置的动作时间，或阻碍短路保护装置的动作，大大威胁供电系统的安全性。在实际运行维护中，铜铝过渡接头的断裂很普遍，载流接头是变压器本身及其联系电网的重要组成部分，接头连接不好，将引起发热甚至烧断，严重影响变压器的正常运行和电网的安全供电。因此，接头过热问题一定要及时解决。变压器的引出端头都是铜制的，在屋外和潮湿的场所中，不能将铝导体用螺栓与铜端头连接。当铜与铝的接触面间渗入含有溶解盐的水分，即电解液时，在电耦的作用下，会产生电解反应，铝被强烈电腐蚀。结果，触头很快遭到破坏，以致发热甚至可能造成重大事故。为了预防这种现象，在上述装置中需要将铝导体与铜导体连接时，采用一头为铝，另一头为铜的特殊过渡触头。特别是在污染重区，例如工业城市，数量多时每月都有4~5次类似的抢修。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 铜铝过渡接头断裂分析
为了能从源头上找到解决铜铝过渡接头断裂的原因，电机壳必须对断裂原因进行多方面的综合分析，总结起来有以下几大类。
1.1 焊接工艺
铜铝焊接中，铝铜电极电位差值大和焊接温度过高易引起铝的溶蚀，焊接时铝铜相互扩散生成的脆性物质使接头性能不稳定，降低了接头强度耐腐蚀性。这些不利影响将直接导致运行中铜铝过渡接头的使用寿命缩短，加快了断裂的进程。
1.2 化学反应
当铜、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极易形成电解液，从而形成了以铝为负极、铜为正极的电池，使铝产生电化腐蚀，造成铜、铝连接处的接触电阻增大，导致发热氧化，当达到一定程度时，焊面断裂。
1.3 膨胀系数
铜与铝的热膨胀系数相差很大。铝的热膨胀系数比铜大36%左右，在过渡接头发热时会使铜材料受到挤压，而在冷却后不能完全复原。这样，在长时间运行中经多次冷热不均的长期温差变化(例如通电与停电、大负荷与小负荷，冷热天气交替等)后，容易使接触面处产生较大的间隙而影响接触面积，造成接触不良进而使接触电阻增加。同时，连接处由于接触松动而出现缝隙进入空气，导致铝导线氧化形成氧化铝。尽管氧化铝的氧化层很薄，但是它的电阻值很高，在连接处的接触电阻大大增加，使连接部位容易发热，加剧氧化，并使接头的强度降低。
1.4 外力影响
铜铝过渡接头的外力影响主要来自两方面，一个是施工时的受力，另一个是日常运行中导线的牵引力。目前铜铝过渡接头在实际施工时，是采用在铝材料端压接铝线的方法进行连接，铜材料端采用螺栓直接紧固在接线柱上。如果施工时先固定铜材料端再进行铝线压接，压接过程中产生的巨大外力，极易使铜铝连接处的焊面出现空隙，尽管这个微小的空隙可能为肉眼不能观察，但对铜铝过渡接头的正常运行埋下严重的隐患。 铜和铝之间的分子式相差太大，如果两铜铝两个接触面螺接在一起，，在潮湿的环境将在接触面发生化学反应，使得接触面电阻增加，从而引起接触面发热。所以设计导则要求，在室外的铜铝导体不能直接连接（裸接），而是应当采用专业的铜铝过渡接头来分别连接铜铝导体，以避免上述情况的出现
泰科机械接管就是泰科电力工程师针对这些出现的问题而发明的，它几乎解决了上述的所有难点。
泰科机械接管本体采用高张力镀锡铝合金制造，螺栓采用特殊铝合金制造，良好的接触性，保障铜导体和铝导体的连接，几乎可以与各种类型的导体和材料配合使用，定力矩剪切头螺母保障良好的电气接触性能，可以利用标准套筒扳手方便的安装，采用预先工程设计，以便完美安装在42KV的中压电缆上，已经通过IEC61238-1标准A级测试，良好的过流和放短时电流冲击能力。
表一 泰科机械接管的特征﹑优势与功能
机械接线片与接头的特征与优势
功能
应用范围广，通用性强
例如三种规格就可以覆盖25mm2 至 400mm2的导体，并且几乎可以与每种
类型的导体与材料配合使用。

本体采用高张力镀锡铝合金制造
螺栓采用特殊铝合金制造

良好的接触特性。可以在铜导体与铝导体之间实现连接。
紧凑型设计只需要较小的安装空间，特别适合于大型规格的应用情况。
本体内壁有纵向和横向纹路设计以提高接触性能
优异的电气性能。
导体氧化层被分裂。
定心孔与插片

插片调节一个尺寸的接管或端子适用于更多型号的导线。
插片帮助导体更好的居中，拧紧螺栓时不会让导线变形。
导体绝缘层与接头表面之间的高度距离被降低。
定力矩剪切头螺母

无需使用特殊工具。
剪切头回在设定的扭力断开，以确保可靠安装。
高张力强度。
经过润滑的螺母
降低摩擦。
将扭矩有效的转换为接触力。

安装完成接管不会伸长易于设计相关附件。

图一：泰科接线端子 图二：泰科接线端子

图三：在架空电路中应用