銅鋁復合母線在低壓成套設(shè)備中的應用規(guī)范（CQC-5TR-C01-2014）

1.適用范圍 　　本規(guī)范適用于采用華銅公司生產(chǎn)的銅鋁復合母線（產(chǎn)品工藝、參數(shù)及規(guī)格見附錄C）的低壓成套設(shè)備（主要包括成套電力開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備、公用電網(wǎng)動力配電成套設(shè)備和母線干線系統(tǒng)）。本規(guī)范規(guī)定了銅鋁復合母線替換銅母線的截面對照表，給出了固定母線絕緣夾間距的計算方法。 　　2.規(guī)范性引用文件 　　下列標準對于本規(guī)范的應用是必不可少的。凡是注日期的引用標準，僅注日期的版本適用于本規(guī)范。凡是不注日期的引用標準，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。 　　GB 7251.1-2013低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第1部分:總則 　　GB 7251.2-2006低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第2部分：對母線干線系統(tǒng)（母線槽）的特殊要求 　　GB 7251.5-2008低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第5部分:對公用電網(wǎng)動力配電成套設(shè)備的特殊要求 　　GB 7251.12-2013成套電力開關(guān)和控制設(shè)備 　　GB/T 9327-2008額定電壓35kV(Um=40.5kV)及以下電力電纜導體用壓接式和機械式連接金具試驗方法和要求 　　GB/T 24277-2009評估部分型式試驗成套設(shè)備（PTTA）短路耐受強度的一種方法 　　GB/T 25840-2010規(guī)定電氣設(shè)備部件（特別是接線端子）允許溫升的導則 　　DL/T 247-2012輸變電設(shè)備用銅包鋁母線 　　IEC 60865-1-1993短路電流效應計算 第1部分熱及電動力 　　IEC 60865-2-1994短路電流效應計算 第2部分計算舉例 　　IEC 60890-1987低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備部分型式試驗組合裝置用的外推溫升評估方法 　　3.術(shù)語和定義 　　下列術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。其中3.1、3.2、3.3引自DL/T 247-2012“輸變電設(shè)備用銅包鋁母線”，3.4至3.9引自GB 7251.1-2013“低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第1部分:總則”、GB 7251.2-2006“低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第2部分：對母線干線系統(tǒng)（母線槽）的特殊要求”。 　　3.1銅鋁復合母線（引自DL/T 247-2012第3.1） 　　根據(jù)銅和鋁特性，采用特定的工藝使銅、鋁兩種金屬接觸界面之間相互融合或擴散，形成緊密的冶金結(jié)合，成為雙金屬的復合導體，亦稱銅包鋁排或銅鋁復合母線。 　　3.2界面結(jié)合強度（引自DL/T 247-2012第5.2.4） 　　銅鋁復合母線中銅鋁界面單位面積的結(jié)合力，用剪切強度來表示。 　　3.3銅層體積比（引自DL/T 247-2012第5.1.6） 　　銅鋁復合母線中單位長度外層銅體積與銅鋁復合母線體積的百分比。 　　3.4低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備（引自GB 7251.1-2013第3.1.1） 　　由一個或多個低壓開關(guān)器件和與之相關(guān)的控制、測量、信號、保護、調(diào)節(jié)等設(shè)備，以及所有內(nèi)部的電氣和機械的連接及結(jié)構(gòu)部件構(gòu)成的組合體。 　　3.5主母線（引自GB 7251.1-2013第3.1.6） 　　連接一條或幾條配單母線和/或進線和出線單元的母線 　　3.6配電母線（引自GB 7251.1-2013第3.1.7） 　　一個框架單元內(nèi)的母線，它連接到主母線上，并由它向出線單元供電。 　　3.7額定電流（引自GB 7251.1-2013第3.8.10.1） 　　成套設(shè)備制造商宣稱的電流值，在規(guī)定的條件下通以此電流，成套設(shè)備內(nèi)各部件的溫升不超過規(guī)定的限值。 　　3.8額定峰值耐受電流（引自GB 7251.1-2013第3.8.10.2） 　　成套設(shè)備制造商宣稱的在規(guī)定條件下能夠承受的短路電流峰值。 　　3.9額定短時耐受電流（引自GB 7251.1-2013第3.8.10.3） 　　成套設(shè)備制造商宣稱的在規(guī)定條件下，依電流和時間術(shù)語定義的能夠耐受的短時電流有效值。 　　4.銅鋁復合母線對低壓成套設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量的影響因素識別 　　在低壓成套設(shè)備中，導體材料會對電氣設(shè)備壽命、安全性能及電氣性能造成重要影響。 　　4.1電氣設(shè)備的壽命 　　電氣設(shè)備的壽命與導體材料的性能和質(zhì)量有關(guān)，因此低壓成套設(shè)備中所選用銅鋁復合母線其性能參數(shù)首先要符合國家有關(guān)產(chǎn)品標準的要求，還要進行可靠性試驗，以驗證其能否滿足設(shè)備使用壽命周期的要求。 　　4.2安全性能 　　在低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備中，電氣安全性能參數(shù)主要指電氣間隙和爬電距離，因此需要分析導體材料更換后，對設(shè)備電氣間隙和爬電距離的影響。成套電氣設(shè)備在工程項目選型中都要進行工程設(shè)計計算驗證。 　　4.3電氣性能 　　導體材料主要影響設(shè)備的溫升和承受短路電流的能力，不同的導體材料，其直流電阻率不同，在相同電流下，達到所要求的溫升其截面積不同。因此，在相同電流情況下，應研究在溫升相同情況下銅鋁復合母線和銅母線的截面對應關(guān)系。 　　設(shè)備承受短路電流動穩(wěn)定的能力，主要取決于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和緊固絕緣件的材質(zhì)，固定導體絕緣夾之間的距離L，按照不同導體材料的屈服極限和承載電流即可以算出L值。至于短路電流引起的熱穩(wěn)定，只要截面積滿足標準規(guī)定的溫升要求，就可以滿足熱穩(wěn)定需求。 　　5.銅鋁復合母線的可靠性和使用壽命試驗方法 　　銅鋁復合母線是由銅、鋁兩種金屬復合而成（銅材包覆鋁材），銅、鋁材料物理性能差異較大，影響其可靠性的主要因素就是能否承受熱脹冷縮產(chǎn)生的應力。如果銅鋁復合母線銅鋁界面結(jié)合強度大于熱脹冷縮產(chǎn)生的應力，銅鋁復合母線就是可靠的。依據(jù)DL/T 247標準規(guī)定，銅鋁界面結(jié)合強度 　　大于35MPa，就能夠承受熱脹冷縮產(chǎn)生的應力。 　　判定導體材料承受熱脹冷縮應力的試驗方法：按照GB 7251標準成套電氣設(shè)備正常工作溫度通常不會超過110℃，考慮極限情況，應在200℃溫差下進行連續(xù)100次冷熱循環(huán)試驗，試驗后界面結(jié)合強度不應低于35MPa。 　　判定導體材料使用壽命的標準是GB/T 9327-2008《額定電壓35KV及以下電力電纜導體用壓接式和機械式連接金具試驗方法和要求》，按此標準進行1000次通電熱循環(huán)試驗，判定其能否滿足成套電氣設(shè)備使用壽命的要求。 　　6.銅鋁復合母線替換銅母線對應的截面比例 　　設(shè)備的溫升直接與導體的載流量有關(guān)，即與導體材料的直流電阻率和散熱系數(shù)有關(guān)，不同的電流等級，不同的導體材料采用的導體截面不同。在我國低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備采用的基本上都是銅母線，因此計算出在相同的電流等級相同溫升下，銅鋁復合母線和銅母線的截面對應關(guān)系，就可確定銅鋁復合母線截面尺寸。 　　導體的穩(wěn)定溫升通過下式計算： 　　7.短耐的驗證及固定母線絕緣夾之間距離L值的計算 　　母線承受短路電流動熱穩(wěn)定的能力主要取決于固定母線絕緣夾之間的距離L，其次是母線的截面系數(shù)，當母線截面選定后，計算滿足動穩(wěn)定的最大L值。在產(chǎn)品設(shè)計和制造時L值必須小于計算值。 　　低壓開關(guān)柜2500A以上，每相母線都由2根以上導體組成，在短路電流下，相與相之間母線存在電動力，同相母線之間也存在電動力，其計算很復雜，而且，其結(jié)構(gòu)一般不能改變，無論采用什么導體材料，都必須滿足該結(jié)構(gòu)對短耐的要求，銅鋁復合排替換銅排后，也必須滿足原結(jié)構(gòu)對短耐的要求。因此，對標準型低壓開關(guān)柜短耐采取計算在短路電流下母線產(chǎn)生的彎曲應力，驗證其是否小于材料允許的最大彎曲應力的方法。 　　對于非標準的控制柜，母線槽采用計算最大L值的方法，產(chǎn)品設(shè)計制造時L必須小于計算出的最大L值。 　　7.1低壓開關(guān)柜動穩(wěn)定的校驗 　　以GCK為例，其彎曲應力的計算方法見附錄A。 　　7.2固定銅鋁復合母線絕緣夾之間距離L值的方法 　　在三相系統(tǒng)導體短路時中間相受到最大電動力：