開關(guān)柜主回路導(dǎo)電部件鍍銀要求的差異及分析

肖軍明 蔡榮 劉成學(xué)

（1. 山東愛普電氣設(shè)備有限公司 2. 西一電氣有限公司 3. 庫柏（寧波）電氣有限公司）

0 引言

電力行業(yè)用戶在訂貨規(guī)范中或產(chǎn)品驗收、監(jiān)督抽檢時有一些關(guān)于開關(guān)設(shè)備主回路導(dǎo)電部件的鍍銀要求，本文主要分析手車式高壓開關(guān)柜的梅花觸頭，隔離開關(guān)動靜觸頭以及母排固定搭接靜接觸面等部位，由于涉及到動接觸還是靜接觸，戶內(nèi)還是戶外，是整個外表面還是工作接觸面等各種情況，而在一些要求中并未明確描述，因此在執(zhí)行過程中往往會產(chǎn)生異議。本文列舉了一些常見的要求并分析其不明確之處及其差異，通過IEC、國家標(biāo)準(zhǔn)及電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，分析其導(dǎo)電回路鍍銀的根本原意，以及保證產(chǎn)品性能最為合理的鍍層要求。

1 對開關(guān)柜主導(dǎo)電回路鍍銀的不同要求

1.1 國家電網(wǎng)公司物資部質(zhì)量管控措施

在2012年8月，由國家電網(wǎng)公司物資部編寫的《電網(wǎng)設(shè)備及材料質(zhì)量管控重點措施》[1]由中國電力出版社出版，在第10部分：開關(guān)柜產(chǎn)品質(zhì)量重點管控措施第10.3.5中規(guī)定，觸頭表面鍍銀厚度6～8μm，且硬度不小于120HW。該規(guī)定沒有明確指出鍍銀層厚度的要求是指觸頭工作的接觸面還是整個觸頭外表面，也沒有規(guī)定母排固定搭接部位是否需要鍍銀。

1.2 國家能源局發(fā)布的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

在2015年4月，由國家能源局發(fā)布的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 1424—2015《電網(wǎng)金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》[2]第5.2金屬鍍層 5.2.1 d）條規(guī)定：室內(nèi)導(dǎo)電回路動接觸部位鍍銀厚度不宜小于8μm，室外導(dǎo)電回路動接觸部位鍍銀厚度不宜小于20μm；且硬度應(yīng)大于120HV。母線靜接觸部位鍍銀厚度不宜小于8μm。該標(biāo)準(zhǔn)明確了鍍銀厚度的要求是在接觸部位，但是沒有明確母線靜接觸部位的鍍銀層厚度是指的室內(nèi)母線還是室外的母線，由于規(guī)定了室內(nèi)導(dǎo)電回路動接觸部位的鍍銀層厚度不宜小于8μm，室外的不宜小于20μm，對照此要求，室內(nèi)靜接觸部位由于沒有動摩擦的磨損影響，其鍍銀層厚度應(yīng)該小于8μm，所以，按照推理，應(yīng)該理解為室外母線靜接觸部位的鍍銀層厚度不宜小于8μm，室內(nèi)靜接觸部位的鍍銀層厚度可以小于8μm。由于該條規(guī)定是對導(dǎo)電回路鍍銀的要求，但是，“導(dǎo)電回路”這個專業(yè)術(shù)語在電力行業(yè)的所有標(biāo)準(zhǔn)中都沒有具體描述和定義，所以，有的運檢部門認(rèn)為接地回路也是導(dǎo)電的，也屬于導(dǎo)電回路，要求接地開關(guān)動靜觸頭、接地母排靜接觸部位也需要按此要求鍍銀。為此，有些地區(qū)將已安裝在現(xiàn)場開關(guān)柜中的接地開關(guān)拆下來重新對動靜觸頭進(jìn)行鍍銀整改。該標(biāo)準(zhǔn)的5.2.2條還規(guī)定了銅及銅合金與銅或鋁的搭接銅端應(yīng)鍍錫，鍍錫層厚度不宜小于12μm。說明該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了導(dǎo)電回路的鍍層可以有兩種處理方式即鍍銀和鍍錫；但未明確在何種情況下可以鍍錫，而且在實際工藝中，由于錫的材質(zhì)比較軟，當(dāng)鍍層厚度超過10μm時，就會發(fā)生起皮現(xiàn)象，因此，實際上鍍錫的鍍層不宜過厚。

1.3 國家電網(wǎng)公司標(biāo)準(zhǔn)化定制方案

在2017年7月，國家電網(wǎng)運檢[2017]878號文件《關(guān)于印發(fā)12千伏手車式開關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計定制方案的通知》中3.2母排規(guī)格（5）中規(guī)定，柜內(nèi)母排連接部位應(yīng)鍍銀或搪錫處理，母排應(yīng)配有相色標(biāo)識。該規(guī)定考慮了主流生產(chǎn)廠家2500A以上大電流母排溫升比較高，所以搭接部位需要耐受溫升較高的鍍銀處理，對于小電流母排由于溫升較小只需要搪錫處理，具體要與制造廠家提供的溫升型式試驗報告中的鍍層處理方式一致即可。

1.4 國家電網(wǎng)公司金屬技術(shù)監(jiān)督導(dǎo)則

在2018年4月，國家電網(wǎng)公司發(fā)布的Q/GDW 11717—2017《電網(wǎng)設(shè)備金屬技術(shù)監(jiān)督導(dǎo)則》[3]中第12.2.2條規(guī)定，梅花觸頭材質(zhì)應(yīng)為不低于T2的純銅，且接觸部位應(yīng)鍍銀，鍍銀層厚度不應(yīng)小于8μm，緊固彈簧及觸頭座應(yīng)為06Cr19Ni10奧氏體不銹鋼；第12.2.3條規(guī)定，開關(guān)柜里所有銅排連接的導(dǎo)電接觸部位應(yīng)采用鍍銀處理，且鍍銀層厚度不應(yīng)小于8μm。該國網(wǎng)企標(biāo)明確了鍍銀層厚度的要求是在接觸部位；但是沒有明確銅排連接的導(dǎo)電回路指的是主回路還是也包括接地回路，從質(zhì)量把控上衡量，應(yīng)該是指主導(dǎo)回路不含接地回路而且也沒有必要在8μm以上，因為動接觸部位在運行時有磨損的情況下也只要求8μm。該標(biāo)準(zhǔn)的9.2.3條規(guī)定了隔離開關(guān)和接地開關(guān)的動、靜觸頭接觸部位應(yīng)整體鍍銀，鍍銀層厚度應(yīng)不小于20μm，硬度不小于120HV。該標(biāo)準(zhǔn)的這一條規(guī)定應(yīng)該是針對戶外敞開式隔離開關(guān)產(chǎn)品要求的（參見國家電網(wǎng)設(shè)備[2018]797號文件12.3條：防止敞開式隔離開關(guān)、接地開關(guān)事故），但是由于該標(biāo)準(zhǔn)中沒有明確是指的戶外產(chǎn)品還是戶內(nèi)產(chǎn)品，所以在執(zhí)行時，有些用戶要求戶內(nèi)產(chǎn)品的接地開關(guān)其動靜觸頭接觸部位也需要整體鍍銀，而且接觸部位整體鍍銀的定義也會產(chǎn)生歧義，既然指的是接觸部位就不會是觸頭整體鍍銀，如果再整體鍍銀就無謂地增加了成本，從提高質(zhì)量上來講是沒有必要的。

1.5 國網(wǎng)公司導(dǎo)體鍍銀檢測導(dǎo)則

在2018年4月，國網(wǎng)公司發(fā)布了國網(wǎng)企標(biāo)Q/GDW 11718.1—2017電網(wǎng)設(shè)備金屬質(zhì)量檢測導(dǎo)則第1部分：導(dǎo)體鍍銀部分[4]6.2.1.4.2條明確規(guī)定，導(dǎo)體連接接觸部位為必須檢測的表面，但沒有明確其余非接觸部位是否也需要檢測，容易產(chǎn)生異議。該企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的表1中規(guī)定了幾種導(dǎo)體鍍銀層厚度的數(shù)值要求，對于開關(guān)柜觸頭鍍銀厚度大于8μm，母線靜接觸部位大于8μm，比較好理解，但是對于導(dǎo)電回路動接觸部位要求大于20μm就很難理解，首先導(dǎo)電回路的概念包不包含接地開關(guān)，包不包含輔助回路都容易引起歧義。另外該導(dǎo)電回路是指的戶內(nèi)還是戶外，動接觸還是靜接觸都不明確。

1.6 國家電網(wǎng)公司十八項反措

在2018年11月，國網(wǎng)設(shè)備部[2018]797號文件《十八項電網(wǎng)重點反事故措施（修訂版）的通知》[5]中，在12.4.1.12條規(guī)定，開關(guān)柜內(nèi)母線搭接面、隔離開關(guān)觸頭、手車觸頭表面應(yīng)鍍銀，且鍍銀厚度不小于8μm。該規(guī)定明確了母線搭接面鍍銀層厚度的要求，但是沒有明確隔離開關(guān)觸頭、手車觸頭的表面是指接觸部位還是觸頭整體所有表面；也沒有區(qū)分固定搭接母排和滑動連接的不同要求，按照運行需要應(yīng)該是滑動接觸面的鍍層厚度大于靜接觸面的鍍層厚度。該條款在編制說明中解釋為新增條款，是引用DL/T 1424—2015中5.2.1的要求。而該DL標(biāo)準(zhǔn)存在有很多錯誤，如開關(guān)柜板材厚度規(guī)定為5mm，這實際是無法做到的，不合理的，實際產(chǎn)品要求的板材厚度為2mm已經(jīng)足夠了，說明該標(biāo)準(zhǔn)存在一定的不合理性或者是描述錯誤。

1.7 國家電網(wǎng)公司物資部質(zhì)量提升措施

在2019年1月，國網(wǎng)物資質(zhì)檢[2019]3號文件《國網(wǎng)物資部關(guān)于印發(fā)提升7類電網(wǎng)物資質(zhì)量措施的通知》[6]第三部分第7條加強(qiáng)母排加工質(zhì)量控制中規(guī)定，開關(guān)柜內(nèi)母排搭接面應(yīng)鍍銀，厚度不小于3μm；隔離開關(guān)觸頭，手車觸頭表面應(yīng)鍍銀，厚度不小于8μm。該規(guī)定很清楚地區(qū)分了固定搭接面和滑動搭接面的不同要求，比較科學(xué)合理，但是也沒有明確隔離觸頭鍍銀厚度是整個表面還是指接觸部位的表面，也易產(chǎn)生歧義。

1.8 國家電網(wǎng)公司采購技術(shù)規(guī)范

在2019年6月，國網(wǎng)發(fā)布的Q/GDW 13088.1—2018《12kV～40.5kV高壓開關(guān)柜采購標(biāo)準(zhǔn)第一部分：通用技術(shù)規(guī)范》[7]中5.2.7規(guī)定，開關(guān)柜內(nèi)母排搭接面應(yīng)鍍銀，鍍銀厚度不小于8μm，隔離開關(guān)觸頭、手車觸頭表面應(yīng)鍍銀，且鍍銀厚度不小于8μm。該規(guī)定把固定搭接面和滑動連接面的鍍銀厚度規(guī)定為同一厚度，不太合理。同時也沒有明確觸頭鍍銀厚度是指整個表面還是指接觸部位的接觸表面，也容易在具體執(zhí)行過程中產(chǎn)生異議。尤其是檢測機(jī)構(gòu)在抽檢檢查過程中很難把握。

1.9 國家電網(wǎng)公司開關(guān)柜選型及檢測規(guī)范

在2019年7月，國網(wǎng)公司發(fā)布的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW11252－2018《12kV高壓開關(guān)柜選型技術(shù)原則和檢測技術(shù)規(guī)范》[8]6.2.2.6條規(guī)定，柜內(nèi)主母線和分支母線連接部位應(yīng)鍍銀處理，并配有永久性相色標(biāo)識。也未規(guī)定具體的鍍銀厚度。

2 國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)及電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對導(dǎo)體鍍銀要求的目的

2.1 導(dǎo)體的鍍層材質(zhì)是基于允許發(fā)熱程度（溫升）和溫度的耐受性能考慮

在IEC 62271-1[14]，GB/T 11022高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的共用技術(shù)要求[9]以及電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 593高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求[10]的這幾個開關(guān)設(shè)備的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)中對導(dǎo)體的鍍層要求基本是一致的，在這些標(biāo)準(zhǔn)中，對于導(dǎo)體表面不同的處理方式是基于長期承載運行電流的主回路導(dǎo)體及連接部位允許發(fā)熱程度和耐受最高溫度的能力角度考慮要求的。

在這些標(biāo)準(zhǔn)中，要求開關(guān)設(shè)備承載額定電流的主導(dǎo)電回路在正常運行時溫升值不得超出下表的規(guī)定，在考慮最高環(huán)境溫度為40℃的情況下，對于滑動連接的觸頭：裸銅、鍍錫、鍍銀的最高耐受溫升分別為：75℃，90℃，105℃。對于固定搭接部位如母線：裸銅、鍍錫、鍍銀其最高耐受溫度分別為：90℃，105℃，115℃。說明無論采用何種工藝，最終考核的是溫度耐受指標(biāo)，只要溫升不超出溫度限值就符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，而不限制選擇哪一種工藝的應(yīng)用，這符合制定標(biāo)準(zhǔn)的基本原則。在DL/T 1424中也規(guī)定了鍍銀和搪錫兩種方式，所以，應(yīng)該規(guī)定最終的功能要求，不宜規(guī)定具體的制作要求。

表 允許最高溫升及允許最高溫度

在新版GB/T 11022－2020中，已經(jīng)按照IEC 62271-1：2017的修訂，將鍍銀處理的觸頭溫升限值由65K提高到了75K，與固定搭接處的鍍銀母排一致，這是考慮到銅材鍍銀的耐受溫度不管是動接觸還是靜接觸其耐熱能力是一樣的；由于最新發(fā)布的DL/T 404－2018《3.6～40.5kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》[11]中引用的標(biāo)準(zhǔn)仍是DL/T 593－2016的溫升限值條款，所以目前電力行業(yè)還沒有按最新的標(biāo)準(zhǔn)放寬這一限值。

對于接地開關(guān)，由于不存在長期承受額定電流的情況，因此，表面鍍層的要求對其不適用，僅為了防止銅材表面氧化，一般采用鍍錫處理即可，也無需規(guī)定鍍層厚度。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)對鍍層質(zhì)量的要求是基于使用后不得裸露規(guī)定的

由于鍍層的質(zhì)量不僅與厚度有關(guān)而且與鍍層的附著力，鍍層的硬度，鍍層的光潔度以及鍍層基體有關(guān)，但是標(biāo)準(zhǔn)中不宜規(guī)定如何制作，而是按照最后實際功能考核鍍層的附著力的。這些標(biāo)準(zhǔn)要求在開關(guān)完成規(guī)定的開斷關(guān)合試驗、短時耐受電流試驗、機(jī)械壽命試驗等對鍍層有磨損的相關(guān)試驗后，有鍍層的觸頭在接觸區(qū)有連續(xù)的鍍層，否則按照裸露的要求考核。

如國網(wǎng)公司要求手車式開關(guān)柜的可移開部件，按照DL/T 486[12]中隔離開關(guān)的M1級要求，需要承受推進(jìn)抽出3000次的機(jī)械操作試驗，在這些試驗結(jié)束后，觸頭的鍍層就不能裸露。如果裸露就按裸銅的溫升限值考核，所以，如果有鍍層時溫升的裕度很大，并符合裸銅的溫升要求，從標(biāo)準(zhǔn)要求來講，即使裸銅也是符合標(biāo)準(zhǔn)要求的。

如果不考慮最終功能的要求，而是直接規(guī)定鍍層厚度或鍍層材質(zhì)，其實就是限制了適合工藝的應(yīng)用，也不利于最優(yōu)化的性能成本設(shè)計，而且也不能確定符合最終質(zhì)量要求。

3 結(jié)束語

由于“導(dǎo)電回路”涵蓋的概念太寬泛，如主回路、接地回路、輔助回路、控制回路甚至金屬框架都屬于導(dǎo)電回路，所以，標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語中沒有對導(dǎo)電回路有具體的定義。

針對開關(guān)設(shè)備，按照GB/T 2900.20電工術(shù)語[13]，有“導(dǎo)電部件”的定義，為：能導(dǎo)電但不一定需要承載工作電流的部件。

針對開關(guān)設(shè)備，GB/T 2900.20有“主回路”的定義，即：傳送電能的開關(guān)回路中所有導(dǎo)電部分。

因此，對鍍層的要求，準(zhǔn)確描述應(yīng)該是針對“主回路導(dǎo)電部件的連接部位”。

而主回路導(dǎo)電部件的連接部位又分為固定連接和滑動連接，又各自分為使用在戶內(nèi)和戶外環(huán)境。

導(dǎo)體部件的連接部位的鍍層是為了保護(hù)導(dǎo)體不被空氣氧化腐蝕，對于持續(xù)承載較大電流的導(dǎo)體由于發(fā)熱溫升較高，鍍層宜選擇耐熱性能高一點的銀質(zhì)材料，對于小電流導(dǎo)體連接，由于發(fā)熱較小可以選擇鍍錫，具體要由溫升試驗的結(jié)果來確定。

導(dǎo)電部件的固定連接部位由于不存在滑動磨損，鍍層選擇2～3μm已經(jīng)足夠，且一般應(yīng)該選擇鍍錫，如果采用鍍錫工藝，一方面可以限制導(dǎo)體的溫升不超過更嚴(yán)苛的鍍錫的限值，可以減少導(dǎo)體發(fā)熱，另一方面加工制造也比較方便，因為，固定連接都是比較長的母排連接，很難在連接處做局部鍍銀，如果鍍錫就可以整體電鍍。

主回路導(dǎo)體的觸頭連接由于存在滑動磨損，其鍍層需要有一定的厚度和硬度，而且具有一定的附著力，其鍍層的質(zhì)量要通過要求的滑動機(jī)械壽命操作檢驗，壽命后鍍層不能裸露其基體，如果裸露則按裸露的要求考核其溫升值。

戶外連接的導(dǎo)體由于環(huán)境影響較大，可以適當(dāng)增加鍍層厚度，但也應(yīng)該按照機(jī)械及環(huán)境的試驗結(jié)果來確定。

觸頭的鍍層要求主要是其接觸面，其他非接觸面只需覆蓋即可，甚至可以涂絕緣的黑漆以提高散熱性能。

實際上從允許溫升的角度看來，裸銅是最嚴(yán)苛的，其次為鍍錫，最后為鍍銀。從性能成本綜合考慮，其實鍍錫是性價比最高的。

如果單獨考慮要求鍍銀，實際上就是允許有較高的溫升和發(fā)熱，對于節(jié)能減排實際也是不利的。

接地開關(guān)由于不持續(xù)承載額定電流，只承載短時耐受電流，所以，裸銅即可，或鍍錫處理以保護(hù)導(dǎo)體不被空氣氧化，完全沒有必要鍍銀。