IEC TS 60947-7-52021 低压开关设备和控制设备第7-5部分辅助设备铝导线用接线板标准立项发展报告

低压开关设备和控制设备第7-5部分：辅助设备铝导线用接线板标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:TerminalBlocksforAluminiumConductorsinLow-voltageSwitchgearandControlgear摘要随着铝导体材料在低压电气领域的应用日益广泛，铝导线用接线板作为关键连接器件，其标准化工作对保障电气连接安全可靠性具有重要的工程意义。本报告围绕国际电工委员会（IEC）发布的IECTS60947-7-5:2021《低压开关设备和控制设备第7-5部分：辅助设备铝导线用接线板》技术规范，系统阐述了该标准的立项背景、技术内容、编制过程和实施价值。报告首先分析了铝导线接线板的应用需求与标准化必要性，继而梳理了IEC60947-7系列标准体系的架构关系，详细解析了标准中关于材料要求、电气性能、温升特性、机械强度及型式试验等核心技术条款，并重点介绍了标准主要起草单位在低压电气连接技术领域的专业贡献。报告认为，该技术规范的发布填补了铝导线专用接线板国际标准的空白，为铝导体电气连接的可靠性评估提供了统一的技术依据，对推动铝代铜技术应用、促进低压电气行业绿色低碳发展具有重要的技术支撑作用。未来，随着铝导体应用场景的持续拓展，该标准有望进一步升级为完整的国际标准，并带动相关配套标准的协同发展。关键词：低压开关设备；控制设备；接线板；铝导线；国际电工委员会；技术规范；电气安全Keywords:Low-voltageswitchgear;Controlgear;Terminalblocks;Aluminiumconductors;IEC;Technicalspecification;Electricalsafety一、引言1.1研究背景在全球碳中和战略纵深推进和有色金属资源供需格局深刻调整的大背景下，铝及铝合金凭借其资源储量丰富、导电性能优良、密度小、成本低廉等综合优势，正逐步成为铜导体材料的重要替代方案。据国际铝业协会（IAI）统计数据，电力行业铝导体用量占全球铝消费总量的比重持续攀升，铝代铜在电力传输、配电系统及低压电气设备中的应用规模不断扩大。然而，铝导体与铜导体在材料特性上存在显著差异。铝的电阻率约为铜的1.6倍，热膨胀系数约为铜的1.4倍，表面易形成绝缘性氧化膜，且在长期运行中会产生蠕变与应力松弛现象。这些物理化学特性决定了铝导线接线板不能简单套用铜导线接线板的设计理念和试验方法，必须建立专门的技术规范和评价体系。1.2标准化的必要性在IECTS60947-7-5:2021发布之前，国际电工委员会低压开关设备与控制设备标准化技术委员会（IECSC121A）所发布的IEC60947-7系列标准主要针对铜导线用接线板制定，未对铝导线用接线板的产品设计、性能要求和试验方法作出系统规定。这一标准空白给铝导体电气连接的设计选型、质量验收和运行维护带来了较大的不确定性，也在一定程度上制约了铝导体在低压电气领域的安全推广应用。具体而言，铝导线用接线板在实际应用中面临以下核心技术挑战：其一，铝材表面氧化膜的电气接触机理复杂，需要专用的接触面处理工艺和接触压力设计；其二，铝与铜、铝与钢等异种金属连接时存在电化学腐蚀风险，需对接触材料的匹配性进行严格控制；其三，铝导体在温度循环和长期带电运行条件下产生的蠕变松弛效应，直接影响连接点的长期稳定性；其四，铝导线接线板需要特殊的夹紧结构设计，以确保在不损伤铝导体的前提下提供足够的接触力。上述问题的有效解决均有赖于统一的技术标准和科学的试验评价方法。在此背景下，IECSC121A于2018年正式启动铝导线用接线板标准化工作项目，经过三年多的系统研究和多轮国际协调，最终于2021年11月22日正式发布IECTS60947-7-5:2021技术规范。二、标准概况2.1标准基本信息IECTS60947-7-5:2021《低压开关设备和控制设备第7-5部分：辅助设备铝导线用接线板》由国际电工委员会（IEC）低压开关设备和控制设备及其成套设备技术委员会（IEC/TC121）下设的SC121A（低压开关设备和控制设备）分技术委员会归口制定。该标准为技术规范（TechnicalSpecification,TS）类文件，属于IEC60947-7系列标准的组成部分。标准正文以英语和法语双语出版，电子版采用加密PDF格式发布。文件共包含若干章节及附录，系统规定了铝导线用接线板的术语定义、分类、结构与性能要求、试验方法及检验规则等技术内容。2.2标准体系的定位IEC60947-7系列标准是低压开关设备和控制设备标准体系中专用于辅助设备——接线板的标准族。该系列标准目前包含以下组成部分：-IEC60947-7-1：铜导线用螺钉型或螺钉less型接线板；-IEC60947-7-2：铜导线用保护导体接线板；-IEC60947-7-3：铜导线用带外壳的接线板的安全要求；-IEC60947-7-4：铜导线用带或不用外壳的接线板的专用要求（含特定应用场景）；-IECTS60947-7-5：铝导线用接线板（本报告所涉标准，2021年首次发布）。IECTS60947-7-5:2021的发布，使IEC60947-7系列标准形成了覆盖铜、铝两大类导体材料接线板的标准矩阵，有效弥补了铝导线接线板国际标准的空白。2.3标准适用范围该标准适用于额定交流电压不超过1000V、额定频率不超过1000Hz，或额定直流电压不超过1500V的低压开关设备和控制设备中，用于连接经过或未经特殊处理的铝及铝合金导线的接线板。标准涵盖了螺钉型、螺钉less型等不同类型的接线板结构形式，适用于工业、商业及类似用途的电气装置。三、编制过程与主要参与单位3.1标准制定历程IECTS60947-7-5:2021的编制工作体现了国际标准制定的系统性、严谨性和协商一致性原则。其制定历程大致可划分为以下阶段：（1）提案准备阶段（2017—2018年）：由德国DKE（德国电气工程、电子与信息技术委员会）联合相关制造企业和检测机构，基于铝导线接线板在欧洲市场的应用经验和测试数据，向IECSC121A提出新工作项目提案（NP提案）。提案附有初步的技术框架和工作草案。（2）立项评审阶段（2018—2019年）：IECSC121A对提案进行了充分的技术论证和成员国投票。经各成员国投票表决，项目以多数赞成获得立项批准，正式注册为IECSC121A的工作项目，并成立专项工作组（通常为WG或MT），由德国专家担任项目负责人（ProjectLeader）。（3）草案起草阶段（2019—2020年）：工作组在委员会草案（CD）阶段召开多轮国际研讨会，对标准的技术架构、关键性能指标、试验方法等核心问题展开深入研讨。各国家委员会提交了大量技术意见，主要集中在铝导线连接的特殊性、温升试验的严酷程度、机械拉力试验的适用范围等方面。工作组对各方的技术意见进行了逐条处理和协调。（4）询问与批准阶段（2020—2021年）：标准草案经ISO/IEC导则规定的询问阶段（CDV投票），各成员国进行正式投票表决并获得通过。随后进入最终国际标准草案（FDIS）投票阶段。鉴于该标准涉及较多新技术内容，经SC121A讨论并经IEC标准化管理局（SMB）批准，最终决定以技术规范（TS）形式发布，以便在应用过程中积累经验、适时修订。（5）正式发布（2021年11月22日）：IEC中央办公室完成最终文本的编辑和出版工作，标准以英语和法语双语正式发布。3.2主要起草单位介绍在IECTS60947-7-5:2021的制定过程中，菲尼克斯电气（PhoenixContact）作为全球电气连接技术领域的领先企业，承担了核心技术方案起草与试验验证的主要工作。菲尼克斯电气成立于1923年，总部位于德国北莱茵-威斯特法伦州的布隆贝格，是全球知名的电气连接、电子接口和工业自动化领域技术企业。公司在接线端子领域拥有近百年的技术积累和丰富的产品研发经验，其产品覆盖螺钉连接、弹簧连接、直插式连接等多种接线技术，广泛应用于工业控制、能源电力、轨道交通、过程自动化等领域。在铝导线连接技术方面，菲尼克斯电气自2000年代初即开始系统研究铝导体的连接机理与可靠性问题，开发了专用铝导线接线端子系列产品，积累了大量的试验数据和工程应用实践经验。在IECTS60947-7-5:2021的编制过程中，菲尼克斯电气派出了资深标准化专家和连接技术研发工程师深度参与工作组工作。具体而言，其核心贡献体现在以下技术环节：在接触机理研究方面，菲尼克斯电气系统开展了铝导体表面氧化膜特性及其对接触电阻影响的研究，提出了接触面处理的推荐方案和表面防护技术要求，为标准的材料与结构条款提供了理论基础。在温升试验和连接可靠性方面，该公司基于其铝导线接线端子产品的长期带电老化试验数据和温度循环测试结果，为标准的温升限值、热循环试验条件等技术参数提供了重要的试验依据。在机械性能验证方面，菲尼克斯电气开发了适用于铝导线的专用夹紧结构，验证了不同型号铝导线在振动工况下连接点的机械稳定性，为标准的机械试验条款提供了技术支撑。此外，该公司的标准化专家还承担了标准核心章节的起草工作，并协调各国国家委员会的技术意见，在关键条款的协商一致中发挥了重要的技术推动作用。除菲尼克斯电气外，德国魏德米勒（Weidmüller）、奥地利维也纳技术大学、法国施耐德电气、瑞士ABB等企业和机构也积极参与了标准的制定工作，从不同技术角度为标准的技术完善提供了支持。四、标准主要技术内容解析4.1术语与定义该标准对铝导线用接线板相关的核心术语进行了明确界定，包括但不限于：接线板（terminalblock）、铝导线（aluminiumconductor）、额定连接能力（ratedconnectingcapacity）、夹紧单元（clampingunit）、接触电阻（contactresistance）等。对于铝导线的定义，标准特别明确了适用于经过或未经特殊表面处理（如镀锡、镀银）的铝及铝合金导线。4.2分类与结构要求标准根据接线板的结构形式、安装方式和连接原理，对其进行了系统的分类。在结构设计方面，标准要求铝导线用接线板应具备以下基本特征：接触部位应采用适合铝导体连接的材料组合，如经过特殊镀层处理的铜合金或在接触区域设置铝铜过渡组件；夹紧机构应能够提供持续稳定的接触压力，以补偿铝导体蠕变引起的接触力衰减；结构设计应能有效防止铝导体在振动或温度变化条件下的松动。4.3电气性能要求铝导线用接线板的电气性能是评价其连接可靠性的核心指标。标准规定的关键电气性能参数包括：额定绝缘电压、额定工作电压、额定冲击耐受电压、额定电流和额定连接能力等。在载流能力方面，标准对铝导线接线板的额定电流值给出了与导体截面积相对应的推荐值，并规定了温升试验的具体方法。温升限值的规定充分考虑了铝导体材料在长期运行中允许的工作温度范围。4.4机械性能要求接线板在运行过程中会受到导线自重、热胀冷缩、短路电动力和振动等机械应力的综合作用。标准对铝导线用接线板的机械性能作出了明确要求，主要包括：拉拔力要求、抗扭转性能、夹紧机构的操作力等。其中，考虑到铝导体的抗拉强度低于铜导体，标准在拉拔力试验中采用了与铜导线接线板不同的判定原则，要求在不超过铝导线允许拉伸应力的前提下考核接线板夹紧机构的保持能力。4.5型式试验与验证方法标准规定了完整的型式试验项目、试验条件和合格判定准则。主要试验项目包括：温升试验、介电性能试验、机械拉力试验、振动试验、耐热性能试验、耐湿热试验等。针对铝导线连接的特殊性，标准重点强化了以下验证要求：在温升试验中增加了温度循环老化的预处理步骤，以模拟铝导体在长期运行中的蠕变效应；在振动试验中采用了更严格的试验严酷等级，并对试验前后的接触电阻变化率设定了限值；在接触电阻稳定性评价中，引入了微欧级接触电阻测量方法，以敏感反映连接质量的变化。五、标准实施的意义与影响IECTS60947-7-5:2021的发布与实施对低压电气行业产生了多重积极影响。首先，在技术层面，该标准为铝导线接线板的设计、制造、检验和使用提供了统一的技术依据，有助于消除各国在铝导线连接技术要求和评价方法上的差异，促进铝导体连接技术的规范化发展。其次，在产业层面，标准的实施有助于铝导线用接线板产品的质量提升和市场竞争的有序化，为优秀企业提供了技术标杆。再次，在应用层面，该标准的发布为铝代铜技术路线在低压电气领域的安全实施提供了标准保障，对缓解铜资源供需矛盾、降低电气行业材料成本具有积极的推动作用。在标准的实施路径上，我国已启动该标准的转化工作。全国低压电器标准化技术委员会计划将该技术规范转化为我国标准化指导性技术文件或行业标准，以适应国内铝导线接线板的生产和应用需求。六、结论与展望IECTS60947-7-5:2021的发布是低压电气连接技术标准化进程中一项具有里程碑意义的工作。该标准在系统研究铝导体连接特殊性的基础上，建立了涵盖材料选择、结构设计、电气性能、机械性能、试验方法和检验规则的全方位技术规范体系，填补了铝导线专用接线板国际标准的空白，为铝导体在低压电气领域的推广应用提供了重要的技术保障。展望未来，随着铝导体应用规模的持续扩大和运行经验的不断积累，该技术规范有望在适当的时候升格为完整的IEC国际标准，进一步提升其约束力和适用范围。同时，随着新能源发电、储能系统、电动汽车充电设施等新兴领域的快速发展，铝导线接线板在直流应用场景下的性能评价、智能化监测功能集成、更高工作温度等级的适应性等新课题，也将成为后续标准化工作需要关注的方向。此外，铝导线接线板与铝导体电线电缆、铝母线系统等上下游产品的标准协调性问题，也需要在标准体系的完善过程中统筹考虑。可以预见，在"双碳"战略引领下，铝导线用接线板标准的实施将不断深化，为推动低压电气行业绿色低碳转型发展、促进资源节约型和环境友好型社会建设做出积极贡献。参考文献[1]IECTS60947-7-5:2021,Low-voltageswitchgearandcontrolgear-Part7-5:Ancillaryequipment-