密集型母線槽短路放炮故障分析與處理

王大維，羅浩宇，張 慧，言應相

（湖南中車時代電動汽車股份有限公司，湖南株洲 412007）

0 引言

封閉式密集型母線槽[1]因其結構緊湊、安裝方便、穩(wěn)定性好、載流量大等性能使得其在工廠的低壓配電系統(tǒng)中廣泛應用，目前公司配電系統(tǒng)中將密集型母線槽作為供電系統(tǒng)中的主要干線，擔負著重要線路的輸配電。其中3#配電室的3200 A 母線槽負責對涂裝設備供配電，當3200 A 動力母線槽發(fā)生短路放炮故障時，即造成涂裝生產電力供應中斷，所有車間生產線癱瘓。密集型母線槽是根據現(xiàn)場安裝條件單件設計制作，重新制作母排周期較長，因此為避免因長時間停電給公司造成嚴重的損失，必須根據母線槽制作工藝要求，自行對母線槽進行修復，以降低長時間電能中斷對公司影響。母線槽結構如圖1 所示：

圖1 母線槽結構

1 母線槽放炮故障現(xiàn)象

公司正常生產時，涂裝設備突然發(fā)生電力供應中斷，全部癱瘓，經對現(xiàn)場設備以及供配電系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)配電房有黑煙冒出并伴有異味，相關人員立即將受損線路開關斷開，并恢復其他設施供電。所有供配電開關斷開后，用500 V兆歐表檢查發(fā)現(xiàn)B/C 相短路，組織維修人員即對燒焦部位進行拆解檢查，判斷故障為供電母線槽發(fā)生短路放炮，造成用電中斷。

2 母線槽放炮故障原因分析

母線槽故障點發(fā)生在母線的接頭處，造成母線放炮故障的原因可能為以下4 點：①連接處因密封不良，有雨水或異物進入，造成短路；②母線設計選型錯誤，超負荷運行；③安裝質量不合格，達不到標準要求; ④連接處因螺絲扭矩力不夠，引起的接觸電阻變大導致的發(fā)熱損壞絕緣材料。

對可能的原因進行判斷后，即逐項進行分析排除，首先配電室建在廠房內，有廠房和室體兩層防護，通過對屋頂及周邊進行檢查，無漏雨跡象，并且連接器防護板完好，排除進入雨水或異物的可能。

母排為矩形排，截面積為220×6 mm2，根據母排的載流量計算公式見式（1）。

式中，b 為母線厚度（mm）；h 為母線寬度（mm）；k 為系數（A/mm2），可知母排載流量為4620 A＞3200 A，以前在車間設備滿負荷生產時監(jiān)控的最大電流是2800 A，一般穩(wěn)定在2200 A設計選型合理，母線槽不存在超負荷運行的可能。。

在對故障母線進行拆除時，作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)母線連接器的連接螺栓（M12）外端帽未緊固至斷裂，力矩標志牌未脫落，即未達到力矩螺栓的緊固力矩要求，即由于螺栓松動，造成接觸不良，接觸面發(fā)熱，絕緣層失效導致放炮。

綜上分析，確定造成母線槽發(fā)生放炮故障的根本原因是母線槽安裝不滿足要求。

3 密集型母線槽放炮故障一般處理方法

對故障的母線槽進行拆解后，經檢查確認母線槽端頭絕緣材料燒焦，無法使用，融化產生的焦渣粘附在銅排上，而銅排本身未發(fā)生擊穿等嚴重破壞，即可以再利用。于是通過重新采購受損的連接排、絕緣紙等材料，并對銅排再處理，以在最短時間內修復母線槽，恢復生產供電。

母線槽修復工作主要包括[2]：母線槽拆解、銅排搪錫、銅排表面處理、銅排絕緣包裹、母線槽裝配及母線槽安裝。

母線槽進行拆解：首先把母線槽燒損的兩段拆解下來，運到維修間進行拆解。母線槽的鋁合金外殼是用鋼鉚釘鉚接的，第一步采用角磨機把鋼鉚的帽子磨平再用鋼沖沖掉。然后把每相銅排作頭尾、相序編號。第二步拆除銅排的絕緣材料并把沒有損壞的絕緣膜套放好準備再有。

銅排搪錫：用砂紙和磨光機打磨去除母排連接處的放炮融化產生絕緣材料焦渣、金屬顆粒、金屬融肉瘤使銅排接觸面平整。用鋼板制作一個可以融錫鋼鍋，它內空間大小可以把銅排需要搪錫的部分插入還余有5 cm 左右的高度。用木材加柴油再將鋼鍋加熱至250 ℃左右后開始在鋼鍋內上加錫塊，使錫融化可以蓋過需要搪錫銅排端頭。用（10～20）%的稀硫酸來給需要搪錫銅排端頭除脂，當銅排變色后用清水清洗稀硫酸。把清洗后的銅排放入融錫鋼鍋搪錫。剛剛放入融錫鋼鍋的銅排馬上會因溫差有錫凝固銅排上，必須等凝固錫再次融化，把搪錫銅排提出融錫鋼鍋用干凈的膠板平整抹去多余的錫，使錫均勻覆蓋在母線表面。

銅排表面處理：銅排鍍錫冷卻后，在鉗工臺上使用橡膠榔頭對母排的直線度和轉彎角度進行校正，需要虎鉗夾持時，用棉布包裹夾持部位以免損傷銅排。

絕緣包裹：校正后，使用干凈的抹布加酒精將銅排表面灰塵、雜質擦凈，用刷子把使用在電動機的絕緣漆刷到需要絕緣銅排上。把刷絕緣漆的銅排放入烤漆間烘烤。銅排表面處理完成后，即對銅排進行包裹絕緣，首先用專用母線的絕緣材料膜套包裹銅排中間到兩端頭折彎處2 層絕緣材料膜套搭口必須錯位，包裹直排部分、包扎絕緣膜時要均勻覆蓋，不能有翹起或者褶皺現(xiàn)象，每隔400 mm 使用透明粘膠帶順著包扎方向固定。后從直排部分（30～50）mm 處開始往端頭纏繞母線專用帶粘性的絕緣帶，當纏繞到端頭后再往回纏繞，共纏繞2 層，纏繞時后層搭前層的一半，包裹要求緊密，包扎層數按規(guī)定執(zhí)行，以免影響裝配整體厚度、精度。

母線槽裝配：使用銼刀等工具將母線槽殼體內的焦渣清理干凈，使用砂紙打磨平整，并對變形的側板進行矯形修復，確保側板間距滿足銅排安裝尺寸。根據銅排相序將銅排逐個緩慢落放到殼體的槽體內，槽體內先墊使用在電動機的絕緣紙，放銅排時需輕拿輕放以免損壞絕緣層，銅排全部放進殼體后再將底板蓋好，并在原孔位使用鉚釘固定好。

母線槽裝配后，使用500 V 兆歐表測量母線槽的相間、相與中性排、PE 排、相與外殼之間的絕緣性能，要求絕緣電阻應>20 MΩ[3]。

母線槽安裝：由于受損安裝在配電室內，因此母線槽只能采用手動葫蘆和棉質吊帶捆綁進行吊裝，在安裝時，應嚴格按標準執(zhí)行：

（1）母線槽吊裝搬運時，輕拿輕放避免連接部位以及外殼發(fā)生碰撞。

（2）母線槽落位對正時，只能用木板墊橡膠榔頭進行敲擊，不得使用鐵錘等。

（3）連接器使用雙頭力矩螺栓連接，緊固時，使用力矩扳手擰住螺栓外端帽進行緊固，直至螺栓外端帽頸部斷裂力矩標志牌脫落。

母線槽安裝完成后的檢測：

（1）把母線上各插接箱開關斷開，在配電室內用500 V 兆歐表，測量各相間絕緣阻值>10 MΩ。

（2）在配電室內把母線的三相線加N 線短接，用萬用表在母排的最末端插接箱處測量N 線與各相線間的電阻值是否相等，阻值應＜0.1 Ω。

（3）拆除各短接線，做送電前的準備。并試送15 min 電，無異常后，停電，把母線上插接箱各開關全部合閘，在配電室通知車間正式送電，讓車間起動設備運行，當母排電流達到1000 A以上后，用紅外溫度檢測儀檢測各接頭處外殼溫度，母排溫度均勻，并不高于室溫20 ℃。

4 密集型母線槽運行維護要點

為提高配電系統(tǒng)的安全性，母線槽投入運行后，必須要定期做好檢查維護[4]，及時排查母線槽使用過程中的隱患，避免造成停電及損壞母線槽等事故。母線槽的日常運行維護內容主要包括以下3 點：

（1）連接螺栓檢查。母線安裝時連接部位的螺栓都是按照規(guī)定力矩擰緊（力矩螺栓），一般情況下不會發(fā)生松動情況。但在母線長期運行時，由于熱脹冷縮、震動等原因可能造成螺栓松動，因此需要對螺栓的連接情況進行檢查緊固。

（2）溫升檢查。母線帶負荷運行后，溫度必然會升高，根據國家標準要求母線金屬外殼表面溫升應＜50 ℃，插接部位溫升應＜55 ℃，整體外殼的溫度＜70 ℃。因此需在母線滿負荷工作時，使用測溫槍檢查母線溫升，溫升過高時應檢查母線是否超負荷運行以及母線連接處是否有異物等。

（3）電氣檢查。母線始端和終端的相電壓之差通常不應超過電源電壓的5%，超負荷運行或插接部分接觸不良都會造成電壓降過大，影響供電質量。

5 結束語

通過詳細介紹密集型母線槽發(fā)生短路故障事故的處理的一般方法，為后續(xù)生產中對母線槽的設計選型、安裝維護等提供進一步的經驗積累。

母線槽作為電力系統(tǒng)的主要組成部分，其運行可靠性對生產穩(wěn)定性及人員作業(yè)安全性起著至關重要作用。為確保母線槽安全可靠運行，在母線槽的設計、施工、驗收等各個階段都應按相關標準以及工作經驗嚴格要求。

設計選型階段：應根據使用場所和所需容量等條件正確選擇母線槽的類型、載流能力和防護等級，通常當額定電流大于1250 A 時選用封閉式密集型母槽，母線槽的載流能力應>最大負荷電流。

安裝施工階段：母線槽進廠安裝前應對母線槽的合格證、技術文件、檢驗報告等文件資料進行核查，并對外觀質量等進行檢查，確保來料質量滿足設計要求。施工過程中應根據母線槽安裝標準規(guī)范施工，嚴格把控施工環(huán)節(jié)，避免因施工缺陷造成安全隱患。

運行維護階段：為確保配電線系統(tǒng)的安全性和可靠性，應定期對母線槽進行檢修維護，包括外觀、溫升、壓降等性能參數。