低压母线槽选用、安装及验收规程

低压母线槽选用、安装及验收规程（通用2篇）

低压母线槽选用、安装及验收规程 篇1

低压母线槽选用、安装及验收规程

总 则

1。由于低压母线槽电流容量大、分接方便，因此，在变、配电所变压器与低压柜间的连接、高层建筑和车间流水线的配电中得到了大量应用。防喷水耐火母线槽、耐水母线槽制造成功，又进一步扩大了母线槽的应用范围。市场的需要，促进了生产发展，品种不断增加。市场的竞争，促进了质量提高，成本降低。目前，国内生产的母线槽已达到了国际水平，尤其在耐火母线槽和耐水母线槽方面已达到国际先进水平。正确安装母线槽是减少故障的重要环节，需要一本规程作为安装、监理及工程验收的依据。中国工程建设标准化协会电气专业委员会邀请母线槽的制造厂、安装单位、设计单位的专业人员组成了编写组，经过多次讨论制订了本规程。

2。明确了本规程的适用范围。

3。低压母线槽虽然在出厂时已作过质量检查，合格后方能出厂，但由于运输等原因，在到达现场后用户(监理和安装人员)仍需对母线槽作如下检查：型号证书和产品检测报告俱全、清点数量、外观检查、外壳防护等级检查、母线截面面积检查、绝缘材料检查、插接箱检查、接地检查、绝缘性能检查等。不合格产品不得安装，以保证工程质量。

4。母线槽的规格和走向由电气设计人员确定，制造厂在安装单位配合下，应在现场根据电气设计图进行母线槽走向复核，以便正确制造。如有设计变更，母线槽订货方应及时通知制造厂。安装人员安装母线槽时，应按电气设计图施工。

5。母线槽安装时，除遵守本规程外，尚应遵守现行的相关的标准，主要有：

《低压成套开关设备和控制设备第一部分：型式试验和部分型式试验成套设备》GB 7251．1一l997。

《低压成套开关设备和控制设备第一部分：型式试验和部分型式试验设备))IEC 60439—1(1999版)。

《低压成套开关设备和控制设备第二部分：对母线干线系统(母线槽)的特殊要求》GB 7251．2—1997。

《低压成套开关设备和控制设备第二部分：对母线干线系统(母线槽)的特殊要求》。IEC 60439 2(2000版)。《空气绝缘母线干线系统(空气绝缘母线槽)JB／T 8511--1996。

《密集绝缘母线干线系统(密集绝缘母线槽)JB／T 9662--1999。

《耐火母线干线系统(耐火母线槽)》JB／T l0327 3002。

《电气装置安装工程电气设备交接试验标准}GB 50150 91。

《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》GBl49 90。

《建筑设计防火规范》GB16-87。

低压母线槽选用、安装及验收规程 篇2

随着国民经济的发展,人们对供电的可靠性要求越来越高,低压成套开关设备被广泛应用于额定电压交流不超过1 000 V,频率不超过1 000 Hz,直流不超过1 500 V的供电、配电场所,如小区配电房用的固定式开关柜、母线槽,家用的配电箱等,同时低压成套开关设备自2002年5月1日起实行强制产品认证,即“CCC”认证,未取得“CCC”认证的企业不得生产和销售。而低压成套开关设备内部母线的选择与安装及电气连接直接影响低压成套开关设备的使用性能、安全性能以及使用寿命。因此,合理地选择母线、正确安装母线及处理好母线间的电气连接对生产低压成套开关设备的企业有着重大的意义。

1 母线选择与安装及电气连接的要求

设备内部的母线选择与安装以及电气连接应保证满足下列要求:温升试验应正常,不应加速与导体相接触(或相邻的)绝缘件(材料)老化,应保证与导体相连接的电器能正常工作,尤其是具有热过载保护特性的电器元件保护动作正确;应具有足够的机械强度,能耐受电路故障时所产生的机械应力与热应力,正常工作时所产生的振动,不应造成载流部件的连接有异常变化,尤其是要避免产生共振;母线的布置与连接不应在设备内的构件或零件中产生涡流,应避免不同金属相互搭接时,接触面产生电化腐蚀作用,母线(裸露或绝缘的)的布置应使在正常工作条件下不会发生内部短路或发生短路的可能性极小,尤其是主母线以及保护电器电源侧的配电母线更应如此,导体的布置应满足产品的绝缘性能要求,即产品标准中的电气间隙、爬电距离以及支撑和紧固母线的绝缘件的介电性能。载流部件间相互连接应有足够、持久、恒定的接触压力,尤其是要考虑到不同金属(连接螺栓与导体材料)热膨胀而造成连接处接触不良[1]。

2 母线选择与安装以及电气连接的特殊性

设备内部的母线选择与安装以及电气连接的特殊性:设备内的母线选择与安装以及电气连接不当所造成的危害后果是严重的,但它一般难以在制造厂检验过程中直接发现,只有通过温升试验、主电路的短时耐受强度试验以及成套设备实际运行(甚至长期运行或电路出现故障时)才会暴露出来,正是由于这个原因,往往造成制造厂对它的危害性认识不足,经常发生导体选择、安装、连接随意性,甚至即使有典型设计方案图样、母线选择规范及母线制作、安装工艺也不去执行,总认为以前出厂的产品都未出现过重大问题。殊不知不出问题仅仅是产品在运行中未遇到电路出短路故障或运行时间太短故问题尚未暴露出来。一旦问题暴露出来才恍然大悟,或是找其他理由推脱责任。

因此,必须强调低压成套开关设备是型式试验和部分型式试验的成套设备,而主电路的短路耐受强度试验和温升试验项目,正是型式试验项目中代价最昂贵的试验项目。故在定货产品设计,应以通过型式试验定型的典型设计图样为基础,装配时要严格按定型图样、文件(如选用规范)和母线、绝缘导线制作安装工艺进行。

3 母线的选择

3.1 母线的选择与安装

GB 7251.1-2005中7.8.2明确指出成套设备内导体截面积选择由制造厂负责。除必须承载电流外,选择还受下列条件的支配:成套设备所承受的机械应力、导体的敷设方法、绝缘类型(指与导体相接触的绝缘材料耐热等级)和所连接元件种类等。

由于成套设备中导体选择涉及的问题太多了,且情况复杂,不能仅按一般承载电流来选择导体截面,有很多问题都是通过产品的型式试验最后来确定成套设备内导线截面,不具备成套设备产品设计能力的单位一般缺少通过成套设备型式试验的定型设计图样和有关资料。故一般工程设计单位习惯于按工程设计承载电流来选择成套设备内部导体截面。

导体的载流能力受成套设备在正常运行时,每条电路最高允许温度(周围环境最高允许温度+最高允许温升)的限制,而最高允许温度由下列几个因素限制:导体搭接面表面加速氧化温度,当导体在正常运行时,若其搭接处温度长时间超过加速氧化温度时,可能造成搭接触处局部过热而出现事故,对不同材质的导体其加速氧化温度不同,例如铝导体表面加速氧化的温度要比铜导体低,若搭接面采取适当措施(如搪锡)可以提高允许温度;导体承载电流后保持特定平衡温升取于承载电流所产生热量的速度和热量从导体上散失的速度之间的平衡,导体中承载电流后所产生的热量其关系式为I2R,其中I为承载电流,R为整个电路的电阻值。当成套开关设备某一电路额定电流已确定,其承载电流值I不可能改变。为了减少该电路中导体发热量,只有尽量降低整个电路中的电阻值R,而R由下列几个部分组成:导体本身的直流电阻、交流集肤效应所引起的附加电阻值、邻近效应所引起的附加电阻值导体相互连接处接触电阻以及导体所连接电器元件的电阻[2,3]。

在成套设备中热量从导体中散失通过对流、辐射、传导三种方式。在成套设备中,导体中热量的散失主要是通过对流与辐射方式。在大多数情况通过对流和辐射散失热量决定了母线系统的载流能力。而传导散失热量只有当热量可以流到导体以外吸热点或流到不同冷却能力的邻近部件中才起作用。

对流和辐射造成热量从导体中散失的比例与导体的尺寸有关,对于小导体对流成分增加,辐射成分减少,反之亦然。导体电热量散失速度取决于下列因素:开启式成套设备散热速度快于封闭式成套设备,有合理设计的通风孔成套设备,散热速度快于无通风孔或通风孔面积不足的成套设备,扁平导体垂直安装时,其散热速度要快于水平安装,涂有黑色无光泽油漆的母线散热速度快于不涂漆的母线,以及单根安装的母线散热速度快于多根母线构造的叠层汇流排。

叠层构造的汇流排承载电流能力,当多根母线平行排列使用时,总载流能力要比单根母线载流能力乘以母线数低。这是由于母线内侧的对流与辐射热能受阻所致。一般为了制造、连接简单,通常在分层母线间留有和母线厚度相等的空隙,以利散热。

母线排列方式对承载电流能力的影响,在给定温升和铜母线截面情况下,母线交流承载能力大小取决于母线排列方式。综上所述,成套设备中导体选择涉及因素很多,最后决定仅能通过型式试验结果来验证。按型式检验验证认为符合该产品标准的定型典型方案设计图样来选择,如GGD、PCL等母线图样。

与电器直接连接的导体按下列规定进行选择:电器元件使用说明书有明确规定的按使用说明书规定、电器元件使用说明书无明确规定的按下列选择:额定工作电流不大于630 A的电器元件按GB 14048.1-2006中表9~表11(即GB 7251.1-2005中的表8、表9)规定选择导体截面;额定工作电流大于630 A的电器元件按GB 14048.1-2006中表11(即GB 7251.1-2005中的表9)规定选择的导体截面,也可以按定型设计典型方案规定的母线图样。必须明确指出,与电器元件直接连接的导体和不与电器直接连接的导体,载面积要求不一样,前者不仅要考虑电器元件接线端子允许最高温升;对于具有直接热过载保护特性的电器元件,还要考虑不影响热过载保护特性,对于额定电流不大于630 A的断路器还要考虑利用它与电器直接连接的导体来限制短路分断能力的电流值。

众所周知,低压电器元件温升试验用的连接导体是根据试验电流值从GB 14048.1-2006中的表9~表11中选取,在规定的导体截面积条件下考核电器元件温升是否符合标准要求。由此可见电器元件的温升与所连接的导体截面密切相关。电器元件脱扣器脱扣极限和特性试验时所用的连接导体截面与温升试验时的导体截面相同。

综上所述与电器元件直接连接的导体按GB 14048.1-2006中的表9~表11规定来选择截面是合理的,但必须注意下列两个间题:对于具有直接热过载保护性能的电器元件和额定电流不大于630 A的断路器导线载面不能过大超过上述规定的截面,否则会影响电器元件的热过载保护特性和断路器分断能力;对于不具有直接热保护特性的电器以及额定电流大于630 A的断路器,其导线截面的选择,仅考虑接线端子温升,如果电器元件本身实测温升比标准规定值低很多,其导线截面选择允许比GB 14048.1-2006中表9~表11规定的小,但必须经过成套设备型式试验验证,例如:额定电流大于630 A断路器,但是它的热保护元件是接在电流互感器二次侧,仅考虑接线端温升,且元件本身实测温升比标准规定值低很多。其导线截面选择可以按产品定型设计典型方案的图样规定选择。本文表1~表4电流等级与相应导线截面的选择可以作为参考。

凡不属产品定型设计典型方案的图样规定的,例如改型设计或无典型设计定型方案母线图可参照的应按制造厂规定的《母线与绝缘导线选择规范》来选择。制造厂在制定《母线与绝缘导线选择范围》时应依据各种己通过定型试验验证的母线为基础进行计算,或依据比较有权威的工程手册推荐经过试验验证的数据,如《铜母线》英国铜开发协会(CDA)出版物等,本文表1~表4可以作为参考。

另外低压成套开关设备的母线,其表面状态应是半硬质的母线。因为表面状为半硬质的母线,既能具有一定的机械强度,又便于机械加工,若选为表面状态为软质的母线虽然便于机械加工,但机械强度难以承受低压成套开关设备故障时所产生的电动应力,当母线搭接时由于表面太软不能满足母线热胀冷缩后母搭接面可靠接触的要求。

3.2 载流部件之间的电气连接

载流部件之间的电气连接一般有以下两种:螺栓连接,螺栓连接的优点具有紧凑性、可靠性和万能性。其缺点是需要在导体上钻螺栓用孔,从而造成电流线畸变,这种连接方式与压板连接方式相比其接触压力很不规则,但目前这种方法仍被大量采用;压板连接,压板夹连接的优点便于加工,且整个搭接面均匀整齐,精心设计的夹紧装置可使接触压力非常均匀,在连接处外加紧装置也加大了散热面积而利于冷却,且易于安装施工。其缺点是压板及相关固定件的费用较高。

如何控制和降低载流导体连接处的电阻值,并在整个使用期内保持电阻值稳定是载流部件之间连接的关键,连接处电阻主要受两个因素影响:流线效应,收缩电阻Rs是由于电流通过连接处时,发生流向偏转畸变而引起的;连接处的接触电阻或界面电阻Ri是由连接处表面污染物引起的。接触总电阻Rj为收缩电阻Rs与连接处的接触电阻Ri之和。影响接触电阻主要因素有:表面条件、所加的总压力母线搭接时两个接触表面包含大量分散的接触点,当压力增大时,接触面的峰便被压扁,接触面积就增大。当母线排自然暴露在空气中,其表面很快形成一层氧化膜、水膜,在环境污染严重的地方甚至出现硫化物膜,或其他污染物质。这些氧化物、硫化物等污染物质的电阻率要比母线基底金属的电阻率大得多,因此在搭接表面就形成接触电阻;当母线在搭接之前对接触表面进行处理以防止或延缓氧化的发生是非常重要的。尤其是长期在高温或恶劣条件工作的母线显得更为重要。接触表面条件,母线接触表面应平整、清洁。所谓平整,用直尺进行透光检查,透过基本一致,用挤压而成的母线一般不需要再进行机加工,若是采用铸造而成的母线(或载流部件),如果要使连接表面足够平的话就需要机械加工,用机械方法弄平后,粗略地清理一下,不需要抛光。实践证明粗糙的表面要比光滑表面更好用。所谓清洁,即表面无污染物、氧化物、硫化物等。故母线(载流部件),不论其表面有否涂覆层,在母线搭接之前均需要进行清洁处理,使连接处的氧化层足够薄,在加上接触压力时,使接触面的峰容易变形。

在连接之前防止再氧化是非常重要的,一般情况下建议在接触表面清洁处理后,立即涂上一层很薄的高熔点胶体油或电力复合脂(导电膏),其滴点温度高达180~220℃,即使在较高的温度下也不会流淌,用螺栓把接触面上紧,当施加上连接压力时,多余的高熔点油就会被挤出来,留下的油脂可以保护连接处不恶化。若采用电力复合脂时,必须严格按涂电力复合脂工艺进行才会有较好的效果。另外电力复合脂中含有导电金属填料,该填料的电位介于铜与铝之间以还缓解铜、铝连接时电化腐蚀作用。

若采用镀锡防止表面氧化及以后性能变坏,应在接触处最后压紧之前立刻给导体表面镀锡或二次镀锡效果更好;但必须指出锡料中铝的含量增加,其导电率以及抗氧化能力都会降低,并且有减少表面镀层硬度的作用,当用螺栓把连接处压紧时会造成镀层被挤出,以致会因过热而过早失效。

若采用涂(镀)银或镀镍,在最后连接之前需要加以保护,因为它的表面镀层非常薄容易被损坏。建议在大多数情况下要尽量使用自然金属连接。

压力对接触电阻的影响,增加施加在接触面上的压力比增大接触面积对接触电阻影响更大,图1所示为压强对接触电阻的影响曲线。

从图1曲线中可以看出压强越大,接触电阻越小。所以对高效率连接通常需要大的压力。这个办法的好处是用高的压力帮助防止连接处的恶化,当压强大于15 N/mm2时,则进一步减少接触电阻作用甚微。

在大多数情况下接触压强不应取低于7 N/mm2,但接触压力也不是越大越好,在任何情况下接触压力都不应超过母线、螺栓、压板等材料的弹性极限,母线在负载下发热时由于母线材料和钢的膨胀系数不同,用螺栓固定的连接处接触压力倾向于增大,若压力超过母线的塑性极限,母线就会变形,当回到冷态后,接触压力就会下降,这时正确选择初始压力非常重要,使其在运行温度下接触压力不致过大,为了避免这个问题的发生,故接触压强应取10 N/mm2,且采用盘状弹簧圈,使其在冷态和热态的工作条件下均可保持一个恒定的接触压力。这种类型的连接处恶化,使用软质材料时似乎非常容易发生,所以成套设备中软质材料的母线LMR、TMR不宜使用。接触压力受到螺栓或压板的尺寸及个数的影响,而压板可以给出更均匀的接触压力。为了获得必要的接触压力和高效率的连接,确定所需螺栓的个数、尺寸和分布方式是非常重要的。同时还要考虑到机械方面因素。由于希望对称的缘故,搭接重叠处的长度通常做得与宽度相等,然而对薄而窄的母线,重叠长度可以增大些,以改善机械强度。

采用螺栓连接方式时,母线搭接重叠长度、螺栓尺寸及个数、螺栓分布方式和螺栓紧固力距可参见GB 50149-2010电气装置安装工程母线装置施工及验收规范。采用螺栓连接时要避免紧固螺栓间形成闭合磁路,故要求相邻螺栓垫片应有3 mm上的间隙。

4 结语

随着“CCC”认证工作的进展,低压成套开关设备自2002年5月1日起实行强制产品认证,即“CCC”认证,未取得“CCC”认证的企业不得生产和销售。而低压成套开关设备内母线的选择与安装以及电气连接是制造过程的一个非常重要的工序,如果母线的选择、安装及电气连接不当,将影响设备的使用性能、安全性能以及使用寿命。同时母线的选择还要经过热稳定验证、温升试验、电气保护特性等试验。因此在生产检验过程或工厂检查过程中上述这些问题应引起重视。

参考文献

[1]GB7251.1-2005低压成套开关设备和控制设备第1部分:型式试验和部分型式试验成套设备[S].

[2]GB7251.1-2006低压成套开关设备和控制设备第2部分:对母线干线系统(母线槽)的特殊要求[S].