矩形母线连接.doc

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1、矩形母线连接理论浅析1、前言成套开关设备产品质量有一个重要的指标，这就是温升。影响设备温升的因素很多，其中主要原因之一是母线连接及母线与电器端子连接处的发热。产品温升试验时，采用电热偶或温度计对母线连接处和母线与电器端子连接处测量发现，它们是设备内温升的主要热源。它的极限温升对于不同材料、表面处理和连接形式而有不同。因此，成套开关设备应该尽可能减少母线连接处的发热，以降低设备温升。标准GB7251—1997对于母线连接温升的描述是：“母线正常的温升，不应造成载流部件的连接有异常变化，尤其应考虑到不同金属材料的热膨胀和

2、电化腐蚀作用以及实际温度对材料耐久性的影响。载流部件之间的连接应保证有足够的和持久的接触压力。”母线连接工艺在有关标准中均有一定要求和规定，如：GB50303—2002《建筑电气工程施工质量验收规范》、GBJ149—90《电气装置安装工程·母线装置施工及验收规范》等。根据接触理论分析，矩形母线连接处的温升主要受接触面积、接触压力和接触电阻三方面的影响。对于矩形母线与矩形母线的连接，前两项在标准GBJ149—90中规定非常明确，公司工艺文件0ZTC·917·011《一次母线工艺守则》中也进行了引用和参照采用，对常用规格

3、的母线与母线搭接的面积、安装螺栓规格、数量和开孔大小等均进行了量化，操作非常简单。接触电阻受各种条件的影响，表现十分复杂，只能通过测试进行比较而得出判断。接触面积、接触压力和接触电阻三者的关系又相互影响，接触面积不同，其母线接触面的压强要求也不同，压强小则接触面接触电阻增大。接触面积、接触压力和接触电阻直接关系导电能力，任何一项不足都将造成接触面的温升过高。2、接触面积矩形母线接触面积按标准的规定值是一个视在接触面，受到母线表面状态的影响，如表面粗糙度、平面度，污渍及腐蚀等。微观上母线接触面是一个十分不平整的表面（见

4、图所示），真正的金属接触面仅见于少量被称为接触点的区域。对接触面的处理在有关标准或规范中都有所要求，《最新开关设备创新设计生产加工与质量检验及3C认证技术标准》中对于母线接触面要求达到：一、矩形母线的接触面应整形研平，研平后的矩形母线减少值应不超过母线厚度的3%。二、研磨整形后的矩形母线应压花。这里所说的“研平”是经机械加工，经研平的加工面其表面粗糙度好，之后再经过压花；压花的目的为进一步增加其微观接触面积。其原理是：接触面虽经加工，但搭接面总是具有波纹起伏状；通过压花，形成宏观面接触为微观点接触，压花形成的麻点在螺

5、栓的拧紧力矩作用下，使麻点被挤压发生弹性及塑性变形充实周围的空间，达到增加接触面积的目的。增加微观上的接触面积的另一方面，GB50303—2002《建筑电气工程施工质量验收规范》中要求：“母线接触表面保持清洁，涂电力复合脂”。电力复合脂又称导电膏，是一种糊状膏体，由金属粉末和有机油脂搅拌而成。导电膏也是一种纳米材料，主要依靠隧道效应导电，根据接触面原理用于矩形母线搭接对增加接触面和导电能力有一定的意义。但由于导电膏使用中操作有一定要求，使用不当则效果很差，并随使用时间的增长导电效能有所降低，所以在成套开关设备中除特殊

6、情况外，一般很少使用。微观接触面积还与覆盖在接触表面上的各种膜层有关。3、接触压力矩形母线规格不同其接触压力也不同，GBJ149《电气装置安装工程·母线装置施工及验收规范》中对于不同的母线规格和搭接形式，规定了其搭接面积和螺栓规格大小以及钻孔的直径和数量等，在此规定下，母线接触面有一个规定的压强，即接触压力，单位：Mpa。接触压力是依靠螺栓紧固力矩达到的，所以标准中规定了其力矩值，操作中，只需按标准的要求，按照不同的母线规格和搭接形式，选择相应的螺栓大小、孔径和数量、孔距等，采用力矩扳手拧固，便可达到要求的接触压力。

7、标准中的压强是一个计算值，它的理论依据是母线接触面积和接触电阻，所以标准中规定的螺栓大小、孔径及数量、孔距和扭矩力，生产中是不得任意改变的，否则将造成母线连接不能满足电路要求而使其温升过高。4、接触电阻影响接触电阻值的主要因素有：导电材料的硬度，接触面的粗糙度，接触面的显微几何形状，接触压力及视在接触面积和膜层电阻。其中膜层电阻受环境影响，是因接触面上的各种膜层使得实际接触面缩小和电阻率增大而产生的。膜层按其产生原因大抵可分为四类，它包括：1）尘埃膜，它是由灰尘、织物纤维、介质中的杂质、放电产生的含碳微粒等因静电力而

8、吸附于接触面上形成的。2）化学吸附膜，它是气体分子和水分子等吸附于接触面上形成的。3）无机膜，主要是氧化膜和硫化膜。4）有机膜，它是绝缘材料或其他有机物排出的蒸气在金属接触面上形成的粉末状聚合物。从以上形成膜层电阻的种类看，在操作中，尘埃膜、化学吸附膜和无机膜应该注意，其中又以无机膜的电阻率为最大，金属氧化膜的电阻率通常可达纯金属的108~10