节能铜包铝管母线技术

广东日昭电工有限公司

成果背景

母线是电力系统中用于汇集、分配和传输电能的导电主干线，广泛应用于发电厂、变电站、工业厂房、光伏新能源、轨道交通、高层建筑等的配电系统中。但现有输电线路的母线存在以下缺陷，一但发生事故，引发大面积停电，工业生产中产生大量废品，造成重大的经济损失，甚至人员伤亡。  

（1）额定载流量温升高、线损大：温升50K，长期高温运行，线路损耗大，绝缘材料易劣化，引发击穿放电事故。

（2）过载高温对绝缘伤害严重：绝缘易击穿燃烧。

（3）绝缘水平偏低，安全隐患突出：绝缘水平偏低，终端绝缘性能易受环境影响：潮湿、粉尘、腐蚀性气体（如化工厂、沿海盐雾区）会大幅降低绝缘电阻，引发爬电、闪络故障，严重时导致短路跳闸。

（4）无智能保护设备：现有电力保护判断接地故障准确率低，尤其不能准确判断高阻接地故障，造成事故扩大，这是供电不可靠的主要原因之一。

针对当前输电线路母线存在的问题，广东日昭电工有限公司致力研发节能铜包铝管母线技术，解决了铜铝界面结合、电流分配等核心技术难题，并降低了母线运行温升、减少线路损耗，提高母线过载、短路能力，提高母线绝缘水平并且增加了智能监测保护装置，保障输电线路运行安全。

应用场景

节能铜包铝管母线已形成电压24V～220kV，电流100A～40000A系列化的产品，产品已广泛应用在国家电网、南方电网、钢铁、冶金、水泥、玻璃、火电、核电、水电、光伏发电、风力发电、石油化工、煤化工、汽车、造纸、机场、轨道交通、房地产等各个领域上万组工程，安全运行至今。

成果简介

节能铜包铝管母线根据集肤效应原理，合理搭配铜、铝管的厚度，提高铜的利用率，增大铜导体表面积，改善导体电流密度不均匀系数，壁厚2mm的铜管能分配约50%的电流；内侧铝管＞6mm约分配50%的电流，电流密度分布相对均匀，降低了交流阻抗，减少线损，降低了温升，解决了导体载流量及过载能力高温对绝缘的伤害。

项目创新点

节能铜包铝管母线

1.温升低 ：导体额定电流温升从传统母线产品的50K降低40%至30K，绝缘材料不易老化击穿、降低线损23%-64％；

2.抗过载、短路能力强：2倍额定大电流过载、短路状态持续15min，导体温度小于95 ℃，绝缘材料不击穿、不燃烧；

3.绝缘水平高 ：额定电10kV产品工频耐压：试验电压由行业标准42kV提高至60kV，耐压时间由1min提高500%至5min，绝缘不击穿不闪络。

4.防闪络技术：采用一种新的高电压端头应力处理，在母线端部增加过渡电容，做阶梯式电场分散应力处理，降低端部电位、通过屏蔽层接地，提高绝缘水平。母线可在极端环境下（高盐度 、相对湿度平均值98%、＋60℃至-40℃）安全运行，使用寿命≥30年。

5.母线智能接地保护装置，独创接地判据、准确判断各种接地故障，灭弧可靠性100%，选相准确率100%，选线准确率大于99%，高阻接地识别水平达万欧以上，可预警母线和馈线绝缘故障。

市场前景

电力行业为铜材第一大应用领域，2024年全国精炼铜总消费量1495万吨，其中电力行业约51%，输配电系统用铜占电力用铜70%，其中电线电缆占60%，变压器约15%，铜母线约17%-25%，测算约130多万吨铜。（数据综合国际铜业研究组织ICSG、中国电力企业联合会及行业分析的测算结果）

节能铜包铝管母线，降低铜材消耗 50%，温升降低至 30K，线损减少 23%-64％，解决传统母线温升高、线路损耗大、绝缘水平低等痛点。若采用节能铜包铝管母线替代传统铜排母线，以铝节铜，可提升供电可靠性，并节省能源损耗，年产值可达到千亿元，具有广阔的推广前景。

应用案例

节能铜包铝管母线产品已广泛应用在国家电网、南方电网、钢铁、冶金、水泥、玻璃、火电、核电、水电、光伏发电、风力发电、石油化工、煤化工、汽车、造纸、机场、轨道交通、房地产等各个领域上万组工程。

效益分析

1.材料采购成本：“以铝节铜” 降本核心 ，铜价长期维持9万元/吨以上，节能铜包铝管母线铜层占比10%–20%，材料成本比铜排低 15%–20%。成本优势显著。

2.运输与安装成本：轻量化带来的隐性收益 ，重量比纯铜轻 50%，单根无需大型吊装设备，人工安装效率提升30%，安装周期缩短 20%。山地、高原 、高空场景：运输成本降低30%–50%，施工风险降低，综合安装成本节约25%–35%。

3.运行损耗成本：长期节能收益可观，节能铜包铝管母线比传统母线损耗低 23%-64％。

降线路损耗案例：经通标标准技术服务有限公司（SGS）对2009年11月广东日昭电工有限公司为安徽淮化股份有限公司提供额定电流2500A的节能铜包铝管母线（长度3900米），进行节能测试，测试结果为：年度节电量273万kwh。按电价0.5元/kwh计算，年节约电费约 136.5万元。

4.维护与寿命成本：低维护 + 长寿命降低全周期支出，节能铜包铝管母线运行温升低、绝缘水平高，终身免维护，使用寿命达 30 年以上。

知识产权情况

发明专利：

绝缘复合管母线及其制造方法 ZL200710027034.X

一种铜与铝合金配合使用方法 ZL201310054706.1

管母线接头 ZL200910133451.1

高电压器件端部处理方法 ZL201310071205.4

一种用于三相母线布线的母线山形支架 ZL201310543491.X

实用新型专利：

一种具有防退丝功能的铜端头 ZL202122934960.3

一种便于组装的瓦状压板 ZL202122934931.7

获奖情况

2012年荣获第中国专利优秀奖；

2013年通过由周孝信院士、顾国彪院士担任鉴定委员会主任的中国工业节能协会鉴定，鉴定结果为：“填补国内空白，达国际先进水平”；

2014年入选国家发改委国家重点节能技术推广目录；

2019年入选工信部工业节能技术装备推荐目录；

2019年通过国家电网新技术评估。