淺談鋁導(dǎo)線連接時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題
2013-06-04 07:09:12趙曉燕姜振清
趙曉燕 姜振清
【摘 要】該文介紹了由于鋁線和鋁線或者鋁線和銅線連接不當(dāng)，在運(yùn)行中易發(fā)生的故障。并對(duì)產(chǎn)生故障的原因進(jìn)行了分析，給出了連接時(shí)正確可靠的方式。
【關(guān)鍵詞】以鋁代銅；銅鋁過(guò)渡接線端子；鍍鋅緊固件；導(dǎo)電膏
1.以鋁代銅應(yīng)用分析
以鋁代銅是我國(guó)發(fā)展電力工業(yè)的一項(xiàng)重要措施，也是國(guó)家技術(shù)發(fā)展的方向。由于銅是國(guó)家戰(zhàn)略儲(chǔ)備物資，加之其價(jià)格也較貴，而鋁線價(jià)格相對(duì)低廉，因此，鋁導(dǎo)線在電力工業(yè)上已得到廣泛應(yīng)用。
在電氣工程中，以鋁代銅的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是鋁—鋁、鋁—銅的連接。這個(gè)問(wèn)題直接影響到電氣工程的質(zhì)量。
鋁的表面極易氧化，這種氧化在常溫下能夠迅速發(fā)生。在溫度較高時(shí)，氧化更為迅速。因此，無(wú)論用什么辦法清除鋁的表面，只要一遇到空氣，就立刻產(chǎn)生一層氧化膜，它的電阻率較高，導(dǎo)熱性也不好。
由于鋁的表面極易氧化，所以一些鋁線電動(dòng)機(jī)、變壓器，盡管內(nèi)部結(jié)構(gòu)很完善，但如果引出線與外接線的線頭處連接不當(dāng)，就會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至造成重大事故。如果直接將銅線和鋁線鉸到一起，接頭很容易氧化，導(dǎo)致電阻增大，從而更容易燒壞。這種損壞的真正原因是鋁元素比銅元素活躍的多，，在銅鋁結(jié)合面將產(chǎn)生徐徐多多的微電勢(shì)（即微電池），從而產(chǎn)生微電蝕，時(shí)間久了接觸電阻變大。普通家庭作業(yè)時(shí)，先把銅才度錫再連接會(huì)更可靠些。
鋁導(dǎo)線在長(zhǎng)期運(yùn)行中，尤其是經(jīng)常暴露在濕度和溫度比較高的空氣中，氧化膜會(huì)不斷增厚，接觸電阻也不斷增大，使接頭過(guò)熱，以致燒壞接頭。例如，在某房間里，裝了一只25W的白熾燈一個(gè)單相插座，一個(gè)電熱水壺使用該插座。原來(lái)工作正常，但過(guò)了一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)插上電熱水壺時(shí)，照明燈就暗下來(lái)，如拔掉電熱水壺，則照明燈就會(huì)馬上亮起來(lái)。檢查線路，接線正確無(wú)誤。經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)房間內(nèi)總線路中有一個(gè)接頭，解開(kāi)接頭的絕緣膠布，發(fā)現(xiàn)皆為鋁導(dǎo)線，且線頭表面氧化。將此接頭處理后重接，故障立即消除?？梢?jiàn)上述故障，完全是由于接頭處的接觸電阻過(guò)大所致。鋁線表面氧化后，產(chǎn)生較大的接觸電阻，相當(dāng)于在電源線路中串入了一只較大的電阻器。如房間內(nèi)只開(kāi)一只25W的白熾燈，負(fù)載電流小，在接頭電阻上產(chǎn)生的壓降較小，照明燈上分壓較大，因此較亮。如將電熱水壺也插上，則流過(guò)接頭電阻上電流較大，產(chǎn)生的壓降也大，照明燈上分壓較小，所以燈光馬上暗下來(lái)。
鋁的膨脹系數(shù)大，將線連接在接線柱上，當(dāng)溫度升高時(shí)，鋁迅速膨脹，受到很大的應(yīng)力，發(fā)生變形。當(dāng)溫度降低時(shí)，鋁又收縮，但很難恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，形成了塑性變形，即鋁的蠕變特性。鋁導(dǎo)線的接頭原來(lái)很緊固，但由于鋁的蠕變，結(jié)果慢慢松弛，使接觸電阻增大，接頭處的溫度升高。這樣就形成了惡性循環(huán)，直至電弧放電，燒壞接頭。
電化腐蝕作用，也會(huì)使導(dǎo)線接頭產(chǎn)生故障。鋁導(dǎo)線與銅導(dǎo)線之間通常采用機(jī)械方法連接，銅鋁間的電化腐蝕作用將會(huì)使接頭處的接觸電阻進(jìn)一步增大。實(shí)踐證明，鋁導(dǎo)線與銅導(dǎo)線直接相連的接頭，壽命很短。鋁和鐵的標(biāo)準(zhǔn)電極電位也不同，兩者接觸也會(huì)形成電化腐蝕。例如，有一臺(tái)工業(yè)電阻爐，其電源線接線端子是鋁質(zhì)的，直接與電熱絲的導(dǎo)電桿相連，導(dǎo)電桿為鐵質(zhì)的，運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)鋁質(zhì)的接線端子被腐蝕掉一半左右。通電時(shí)，接頭處發(fā)紅，燒壞了接頭附近的導(dǎo)線絕緣，幸好是導(dǎo)線懸空，并且發(fā)現(xiàn)較早，才未造成事故。
電力線路中銅導(dǎo)線與鋁導(dǎo)線相接時(shí)會(huì)產(chǎn)生電解腐蝕。銅導(dǎo)線與鑰導(dǎo)線相接時(shí).由于材質(zhì)不同.互相之間存在一定的電位差。銅鋁之間的電位差約為1.7v如果有水汽便會(huì)產(chǎn)生電解作用，接觸面逐漸被腐蝕和氧化，導(dǎo)致接觸面接觸不良、接觸電阻增大、導(dǎo)線發(fā)熱而發(fā)生事故因此，銅導(dǎo)線與鋁導(dǎo)線相接時(shí)，應(yīng)采取必要的防腐措施。如采用銅鋁過(guò)渡線夾、銅鋁過(guò)渡接頭等，以避免電解腐蝕。此外.也可采用銅線搪錫法，即在銅導(dǎo)線的線頭上鍍上一層錫，然后與招導(dǎo)線相接。雖然銅的導(dǎo)電率比錫高.但錫的表面氧化后會(huì)形成一層很薄的氧化膜.緊附在銅表面.從而可以防止導(dǎo)線內(nèi)部繼續(xù)被氧化。而且，這種錫的氧化物導(dǎo)電率較高，與鋁導(dǎo)線之問(wèn)的電觸腐蝕作用也較小，不致因接觸不良而發(fā)生事故。
2.正確連接銅鋁的實(shí)施方法
鋁表面極易氧化的特性、鋁的蠕變特性以及電化腐蝕作用等是鋁導(dǎo)線接頭處產(chǎn)生故障的根源。所以當(dāng)鋁導(dǎo)線與鋁導(dǎo)線或者鋁導(dǎo)線與銅導(dǎo)線連接時(shí)決不能采用簡(jiǎn)單的絞接或綁接方式，應(yīng)該采取正確可靠的連接方式。具體辦法：
2.1采用銅鋁過(guò)渡接線端子
這是一種常用的方法。絕大多數(shù)銅線電動(dòng)機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備繞組引出線都有接線端子，而且多是銅端子，如果電源線是鋁導(dǎo)線，那么可在鋁導(dǎo)線上固定銅鋁過(guò)渡接線端子。這種端子，一端是鋁筒，一端是銅接線板。鋁筒和鋁導(dǎo)線連接。用這種過(guò)渡接線端子可以直接與電氣設(shè)備引出線銅端子相連。
在鋁導(dǎo)線上固定銅鋁過(guò)渡接線端子時(shí)，常用焊接法或壓接法。采用壓接法時(shí)，壓接前剝掉導(dǎo)線端部絕緣層，除掉導(dǎo)線表面和端子內(nèi)部氧化層。把中性凡士林加熱，熔成液體油脂，在鋁導(dǎo)線內(nèi)壁涂上一層被熔化的凡士林，保持清潔。將導(dǎo)線線芯插入鋁筒內(nèi)，用壓接鉗進(jìn)行壓接。壓接時(shí)，先在端子筒口處壓第一個(gè)壓槽，然后再在遠(yuǎn)離筒口處壓第二個(gè)壓槽。
2.2接頭采用鍍鋅緊固件、夾墊鋅片或錫片
銅鋁導(dǎo)線連接時(shí)，緊固件采用鍍鋅的螺栓及墊片，或在銅鋁兩接線端子之間夾一層鋅片或錫片，，其厚度約為1-2毫米。也可用銅皮鍍錫作襯墊。因?yàn)殇\和錫與鋁的標(biāo)準(zhǔn)電極電位相差較小，鋅鋁或錫鋁形成較小的電位差，因此，在銅鋁之間有一層鋅或錫，可以防止電化腐蝕。
2.3焊接
在修理鋁線電動(dòng)機(jī)、變壓器及其他電氣設(shè)備時(shí)，經(jīng)常碰到鋁線和鋁線連接。鋁線和鋁線連接時(shí)，一般都采用氣焊。為使焊頭牢固，在多股導(dǎo)線并頭焊接之前，應(yīng)分別進(jìn)行封焊頭，然后將兩根導(dǎo)線的焊接端用鐵線綁在一起，再進(jìn)行焊接。焊接時(shí)，要加入鋁焊粉（用水調(diào)成糊狀），借助鋁焊粉填充和攪動(dòng)，使端面中心的金屬融合起來(lái)。接頭焊接后，要立即清除焊藥和殘?jiān)?，最好趁熱用棉紗沾水清洗，洗后擦干。單股鋁導(dǎo)線焊接時(shí)，也要將兩線頭并起絞合，然后在端部氣焊。
2.4涂敷導(dǎo)電膏
銅—鋁或鋁—鋁母排接頭采用鍍錫工藝較好，但這種方法成本較高、工藝復(fù)雜，且不易操作。所以實(shí)際中常采用涂敷導(dǎo)電膏這種工藝解決上述問(wèn)題。在母排接頭間涂敷一層導(dǎo)電膏，這樣可以密封母排的接觸面，從而避免電化腐蝕。同時(shí)又填充了母排接觸面的空隙，增加了有效接觸面積，降低母排溫升，減少損耗。此工藝簡(jiǎn)單，容易掌握。涂敷前，先校平母排接觸面，然后在母排表面先涂上一薄層導(dǎo)電膏，并用鋼絲刷刷擦涂敷母排接觸面，以防迅速氧化。再用干凈布擦去預(yù)涂膏。最后在母排的接觸面上再涂一層導(dǎo)電膏，用螺栓將接頭緊固即可。
3.結(jié)語(yǔ)
綜上所述，銅線與鋁線在連接的時(shí)候，若是操作不當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致一些事故的發(fā)生，采取正確的連接方式，加強(qiáng)線路知識(shí)的貫通，最終保證線路有效的應(yīng)用。
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