铜排搭接面对导流性能影响分析

铜排搭接面对导流性能影响分析

■南京大全电气有限公司高双松

摘要：本文从实验及理论角度分析了铜排之间最优化搭接方式，在实际应用中，提高了材料利用率，节约了成本，并有效降低了铜排搭接处温升现象，从而优化了整体设计方案。

关键词：铜排搭接导流性能

0 引言

电工铜排是一种大电流导电产品，适用于高低压电器、开关触头、配电设备、母线槽等电器工程，也广泛用于输变电、电力控制、电力制造、金属冶炼、电化电镀、化工烧碱等超大电流电解冶炼工程，也是高层建筑供配电、电缆的替代产品。目前国内关于铜排之间搭接面选择的说法较多，存在满搭接、半搭接、局部搭接等，所以有必要对铜排搭接进行深入的探讨与研究。

1 铜排搭接面对导流性能影响分析

铜排搭接设计是铜排设计的核心，搭接方式应尽量设计成一致，搭接点尽量减少，这样有利于满足铜排的散热要求。

实验证明：在两片扁平铜母排进行搭接时，若两片母排尺寸相同，导流效果仅取决于搭接长度与母排厚度的比率而不是宽度。

搭接长度

铜排厚度

图1 铜排搭接部位导流效果图

从图1表中可以看出当比率为2时，导流效果下降非常迅速，当比率是5时

导流效果下降非常非常缓慢。这意味着在大多数情况下当搭接长度超过铜排厚度

5倍时导流效果已不明显。

同样依据电流分布理论[1]，设铜排塔接部分长度为L，铜排的厚度为δ，搭接面的接触电阻为Rc，搭接段铜排本身的电阻值为R，当L/δ=5～7倍时，Rc/R之比已接近其最小值0.5，见图2，即搭接长度为铜排厚度的5～7倍时是最佳的，即可减少接触电阻，又能节省材料。

图2 接触电阻和搭接长度之间的关系

从中很明显的看到当搭接长度增加时，搭接部位导流性能并没有增加，从纯粹电气观点上来看，通过增加不适宜的搭接长度对导流性能没有良性影响，却增加了接触电阻与发热量，经试验证明满搭接温升比局部搭接要高出4～5℃。

2 接触电阻上的压力效果分析

从上述例证可以看到接触电阻更多地取决于整个所施加的压力而不是接触面积。如果施加的压力保持保持不变，接触面积不同，由于电流的导通主要是在压力垫圈之下的区域，所以接触电阻的大小也是几乎保持不变的。

在铜排安装时，推荐采用特制碗形垫圈取代弹簧垫圈和平垫圈，因为碗形垫圈能够补偿热膨胀，消弱蠕变效应，使接触压力不致发生较大的变化。另外，安装时连接螺栓要使用力矩扳手紧固，正确选择扭紧力矩特别重要，GBJ 149《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》[2]中对不同型号的母线接触面所使用的标准件及其扭紧力矩都有明确的规定：M12的螺钉为31．4～39．2N.m、M14螺钉为51．0～60．8N.m，采用其推荐的最大值比较可靠。使用力矩扳手紧固螺栓，同一型号的螺栓要采用相同的扭紧力矩，充分保证螺栓紧固后都能保持相同的力矩，确保安装后，母线搭接面的整体受力均匀、牢固而可靠。

3 结语

综上所述，在保证铜排搭接部位的施加压力值同时，优先采用铜排厚度的5～7倍作为搭接长度，既可减少接触电阻，减少发热量，又能节约铜排用量，从而提高了整体方案设计

的合理性。

参考文献

[1]．孟庆龙《电器制造技术手册》北京，机械工业出版社.2000

[2]．GBJ 149《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》

[3]．成大先《机械设计手册》化学工业出版社.2004