浅谈铝芯电缆线鼻子烧损现象及预防

彭福伟

摘 要：通过对神华国华印尼南苏电厂低压铝芯电缆使用铜鼻子压接，在未做任何的防过热措施及使用的个别铜铝过渡鼻子制造工艺不当，导致终端接头在运行过程中发热而导致接头烧毁。出现这种情况原因主要是铝芯电缆直接压接铜线鼻，导致接触电阻增大。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产生电化腐蚀。后期更换的铜铝过渡接线鼻子锻压工艺不良使接头性能不稳定。针对以上这些原因提出了解决方案并付诸实施，为今后该厂的铝芯电缆设备安全运行提供了依据。

关键词：铝芯电缆 铜铝过渡 发热 铜铝接头

中图分类号：F241 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（a）-0075-02

神华国华印尼南苏电厂自投产以来，多次发生由于电缆终端头发热而导致接线端子烧毁现象，发生问题的设备主要集中在冷却塔风机电机，空压机电机及工业废水系统，导致烧损的原因就是因为使用的动力电缆均为铝芯电缆，且电缆在压接鼻子的过程中直接使用铜鼻子压接，未做任何的防过热措施，在对设备的定期检查中发现，有个别的终端头在压接过程中使用规格小的压线鼻子，电缆被切割到只剩下不到一半的接触面，更加加速了电缆的发热及老化。

1 事件经过

2012年01月17日9时00分，机械专业检查#2机组26通风冷却塔风机振动大后试运风机，送电启动过程中电源开关跳闸，经检查发现电机接线盒内电缆的线芯和线芯鼻子附近的电缆绝缘皮被烧黑6 cm长（图1）。开工作票后，检查发现电源电缆为铝芯电缆，接线鼻子为铜鼻子，无铜铝过渡；检修人员将电缆线芯绝缘皮被烧糊段锯掉后，然后换上铝电缆专用的铜铝过渡线芯鼻子，恢复接线后，设备恢复运行。

2012年01月25日11时00分，运行发现#3仪用空压机电机运行中电源开关突然跳闸，通知维护部电气专业去现场处理，经检查发现3仪用空压机就地空开的进线电缆线芯和线芯鼻子附近的电缆绝缘2 cm长过热烧焦（图2），进线空开因过热而跳闸。开工作票后，检查发现电源电缆为铝芯电缆，接线鼻子为铜鼻子，无铜铝过渡；检修人员将电缆线芯绝缘皮被烧穿段锯掉后，然后换上铝电缆专用的铜铝过渡线芯鼻子，去除了进线空开，恢复接线后，设备恢复运行。

2012年04月14日8时00分，电气专业接运行通知：#2机26通风冷却塔风机电机跳闸，专业人员立即赶往现场，经检查发现电机接线盒内电缆鼻子铜铝过渡段被烧断（图3，图4）。开工作票后，检查发现电缆鼻子的材质为铜铝过渡，而烧断的地方正好为电缆鼻子的铜铝过渡处，分析铜铝过渡处制造工艺不当以至烧断电缆鼻子。检修人员将电缆被电弧烧伤的一段锯掉后，然后重新压铜铝过渡线芯鼻子，恢复接线后，试运设备运行正常（如图1）。

2 问题分析

铝芯电缆直接压接铜线鼻，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，导致接触电阻逐渐升高，造成引线或设备烧损。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烧损。

2.1 制造工艺

铜铝鼻子锻压中，铝铜电极电位差值大和温度过高易引起铝的溶蚀，锻压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。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 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。

3 采取措施及预防手段

3.1 严把设备购进及选用关

物资部门要把好进货途徑关，采购选用国家定点、知名厂家的合格产品，避免在运行中发生因质量标准不合格而出现问题。其次维护部要把好到货的质量验收关，对于不符合国家标准的铜铝过渡线鼻子要坚决进行抵制，拒绝使用，把好材料使用关。

3.2 严把安装工艺关

维护部要提高维护人员的安装操作水平。安装过程中要严格按照安装工艺进行操作。例如在安装接线端子时重点对线鼻子的接触面进行打磨处理，并涂上导电膏（或凡士林）使接线端子和引线夹有良好的接触，满足二者的连接强度和电气性能要求，减少发热的机会。

3.3 对距离较短条件满足的设备，将铝芯电缆更换为铜芯电缆

铝芯电缆内阻大耗电，载流量小，抗拉强度差，容易起氧化层，使用周期短而且必须使用铜铝过渡线鼻子，且不可靠，而铜芯线内阻小，载流量大，抗拉强度高，耐腐蚀，使用寿命长，而且从根本上避免了铜铝腐蚀。

3.4 严格定期检查制度

根据定期检查制度，严格执行定期检查维护，发现线鼻子有变色，氧化现象立即查明原因必要时更换合适线鼻子，并结合定期对电缆进行红外线测温，发现电缆有异常温升，安排定检进行检查。

4 结论

经过印电公司电气专业针对铝芯电缆整治的一系列举措后，印电公司铝芯电缆治理取得了良好效果，从根本上解决了铝芯电缆的烧损问题，为公司稳定运行打下了基础，其他各厂可根据自身的条件和设计进行借鉴执行。

参考文献

[1] ICEA S-81-570 Setion7.1 Flexure and Appendix E on Flexure Test Set-up.

[2] ASTM B800 Standard Specification for 8000 Series Aluminum Alloy Wire for Electrical Purposes―Annealed and Intermediate Tempers.

[3]黄崇祺.金属导体及其应用[M].上海电缆研究所，2007.