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母线槽无孔连接的应用

发布时间:2021-03-21 12:32:43 | 点击:264   

1概述

在低压成套开关设备的生产中,开关柜的结构不断改进,从早期的PGL、GCL、GCK到现在的GCS、MNS.sIVAcON、OKAY等型号的低压成套开关设备,开关柜的结构和防护等级不断的提高,已经可以达到国家标准要求的分隔形式4和防护等级IP54或更高,而主母线槽(水平母线槽)的载流能力却提高不多,一方面是因为母线槽的布局受到开关柜空间的限制,另一方面是因为大电流下母线槽连接困难的问题没有解决。

目前,低压成套开关设备母线槽系统的连接主要是利用螺栓连接。螺栓连接在小电流、母线槽数量不多的情况下具有紧凑、可靠、方便等特点;而随着用电设备的增加,开关柜的容量越来越大,用螺栓连接的缺点也日益显露出来:由于需要在母线槽上钻螺栓孔,造成母线槽截面不同,必然引起母线槽电流流线的畸变,如图1所示。所以要求螺栓用孔尽可能的小以尽量减小对电流的影响,但是在配电房里进行拼柜的过程中不可避免的存在累积公差,开关柜的数量越多累积公差越大,往往造成配电母线槽和主母线槽的螺栓孔产生错位。为了解决螺栓孔错位问题,多数情况下是采取冲椭圆形孔或冲大孔。这就存在矛盾:螺栓孔开大了,严重影响母排载流量,螺栓孔开小了,安装不方便。研究新的连接方法成了开关柜制造商的关注的焦点,无孔连接这种新技术逐渐成为设计人员研究的对象,并且取得一定的成功。目前已有多家厂家研究出形式各异的的无孔连接技术。笔者也于2001年开始对无孔连接技术进行研究,并设计出另一种与众不同的无孔连接方式,经过产品试制和试验,证明这种连接方法是行之有效的。

2无孔连接的应用

目前应用在低压成套设备里的无孔连接方式,多数是采用异型母线槽作为配电母线槽。功能单元的电缆或铜排不是用螺栓直接与异型母线槽连接,而是靠特制的夹具固定在异型母线槽上,以满足不同位置的连接要求,方便安装,提高效率。

 

笔者所采用的无孔连接方法是在水平母线槽不冲螺栓孔的情况下,通过特制的铜块将配电母线槽与水平母线槽连接起来,用压块和螺栓紧固。图2是这种连接方法的示意图。

金沙城娱乐中心网址知道,在母线槽连接处的电阻,除了母线槽本身存在的电阻外,还存在一个接触电阻。这是因为:不论母线槽表面处理得如何光滑平整,在微观环境下,母线槽表面也是凹凸不平的,如图3所示,两片母线槽之间的搭接实际上只有母线槽表面上无数小尖峰之间的接触,电流流过搭接面的实际面积减少了,电流线发生严重的收缩现象,产生收缩电阻R,取其中一点分析其结构如图4所示。另一方面,母线槽从加工完毕到装在开关柜里有一定的时间差,很容易因为暴露在空气里而形成一层薄膜(如氧化膜等),使电阻增大,称为膜电阻R,。所以接触电阻实际上是由这两部分组成,即

公式(1)只是说明接触电阻的主要组成部分,实际上接触电阻还受接触部分的结构形式、材料、表面加工情况和通电电流大小等很多因素的影响,要准确地计算接触电阻是很困难的。在实际工作中常用表示一定条件下接触电阻与压力的函数关系的经验公式:叫

由公式(2)可知,影响母线槽搭接面接触电阻的主要因素有表面的条件K、m和所施加的压力F。当母线槽表面处理和接触面积确定了,则Kj、m也确定了,于是接触电阻Rj与压力F成为反比关系,压力F越大,接触电阻Rj越小。图5是压力对两片铜导体连接处接触电阻的影响曲线图。

3试验验证

笔者根据多年来对低压成套开关设备的开发设计、工程设计等经验,利用上面接触电阻与压力成反比这个理论依据,设计了如图2所示的无孔连接结构,在保证有足够接触面积的情况下,通过提高压力的方法来减小接触电阻,并先后两次通过做样柜进行通电验证。

第一次验证(本企业温升试验室)

低压成套开关设备型号:MNSG;样柜结构:进线柜基本骨架800×x800,馈电柜基本骨架600x800,采用C型槽板组装而成;水平母线槽:采用2×120x10;安装位置:顶部;外壳防护等级IP40;电流强度3200 A;电源和开关柜母线槽之间的连接导线:2x120x10 mm2x3 m。PC柜、MCC柜的配电母线槽与主母线槽(水平母线槽)的连接采用无孔连接方式(图2所示);试验方法和标准严格按照国家标准GB7251.1-1997的有关条款。对母线槽系统的关键处和搭接面进行测量,测得部分温升记录如表1。

表1显示,母线槽系统的温升符合国家标准GB

7251.1-1997的要求,也就是说设计的无孔连接方案是行之有效的。当然,要严格论证这种无孔连接技术的可行性,靠-一-次试验结果是不够的,必须经过多次不同电流强度的试验来验证,于是笔者结合企业低压成套开关设备MNSG申请国家强制性产品认证(CCC)的需要,进行了第二次验证。

第二次验证(本企业温升试验室和湖南电器研究所电器检测实验室)。

低压成套开关设备型号:MNSG;样柜结构:进线柜基本骨架1000x1000,馈电柜基本骨架600x1000,采用C型槽板组装而成;水平母线槽:采用4x125x10;安装位置:顶部;外壳防护等级IP40;电流等级:5000 A;电源和开关柜母线槽之间的连接导线:6x120x10 mm'x3 m; PC柜、MCC柜的配电母线槽与主母线槽(水平母线槽)的连接采用无孔连接方式(图2所示)。

表2是本企业温升试验室的质检人员按照国家标准GB7251.1-1997的有关条款对该样柜进行温升试验,对整个母线槽系统的关键处和搭接面进行测量(测得部分温升记录)

经过企业的质检人员对样柜进行温升试验后,认为此套样柜的母线槽系统完全符合国家标准GB 7251.1-1997的要求,于是将该低压成套开关设备(型号MNSG,短时耐受电流80kA,水平母线槽电流500OA)于2004年4月送至湖南电器研究所电器检测实验室,进行国家强制性产品认证(CCC)检验,结果顺利通过各项试验,并取得了国家强制性产品认证(CCC)检验报告。

4结论

这种母线槽无孔连接方式,实现了主母线槽不冲螺栓孔而配电母线槽可以在水平母线槽冉鹕吵怯槔种行耐封位置连接的目的,解决了水平母线槽跟配电母线槽连接难的间题。从试验结果显示,这种母线槽无孔连接方式,只要保证有足够的接触面积和接触压力,完全能代替螺栓连接满足低压成套开关设备对母线槽系统的要求,完全可以应用于生产中。一些重点工程如广州国际会展中心低压配电柜、京珠高速等工程都部分采用了这种连接方式,运行至今用户反映良好。当然,受目前加工技术和工艺水平的限制,无孔连接技术大规模用于生产还存在一定的难度,如加工成本高等。但随着技术的发展,工艺的提高,无孔连接技术大规模用于低压成套开关设备的生产是可行的,特别是在空间小、电流容量大的情况。

 

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