一种大电流双通母线的制作方法

1.本发明涉及开关柜技术领域，尤其涉及一种大电流双通母线。


背景技术：

2.对于10kv大电流系统来说，经常遇到开关柜多段布置的情况，这种时候就会用到母线桥通过柜顶进线，进行不同段之间的连接，母排从柜顶进线后既需要连接该段主母排，又需要进入触头盒连接断路器或者隔离开关，这时候就涉及到多拼铜排一进双通的问题。现有方案中，以4000a为例，一般为3拼铜排，如图2所示，包括断路器2、主母排3和原铜排组4，原铜排组4中3根铜排组成垂直排，直线进入触头盒，再用3根铜排做成u型排，一端与主母排连接，另一端与垂直排连接，u型排在与垂直排连接时因无法采用插接形式，造成只有一个搭接面，运行时搭接面处电流密度过大，易造成发热问题。
3.且现有技术中，电气连接导体接触面和触头接触面，不管加工如何光洁，从细微结构来看，都是凹凸不平的，实际有效接触面只占整个接触面的一小部分，各种金属在空气中还会生成一层氧化层，使有效接触面积更小。实际操作过程中，通常会在接触面处涂抹导电膏，导电胶主要由树脂基体、导电粒子和分散添加剂、助剂等组成。导电膏中的锌、镍、铬等导电粒子填充在接触面的缝隙中，等同于增大了导电接触面，导电粒子在压缩力或螺栓紧固力作用下，能破碎接触面上金属氧化层，使接触电阻下降，相应接头温升也降低，使接头寿命延长。对于电流较小的电路来说，通过导电胶能够有效的提高接触面之间的导电效率，但是对于大电流系统（4000a）来说，由于导电胶中导电粒子的截面积小，导电粒子处的阻值明显大于铜排处其他部分的阻值，根据功率公式：p=i^2r，其中p为功率、i为电流、r为电阻，导电胶中导电粒子处会产生大量的热，又由于导电粒子周围包裹有树脂基体，树脂基体降低热传导效率，导致导电胶中出现局部过热现象，最终导致树脂基体发生老化，导电胶失效，影响母线排的安全运行。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种大电流双通母线。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种大电流双通母线，包括铜排组、断路器和主母排，所述铜排组为三拼铜排组，电流经过铜排组后，分别流向断路器和主母排，所述铜排组包括桥接铜排、转接铜排、直连铜排以及紧固螺栓，所述直连铜排用于将电流直接连入断路器或主母排，所述直连铜排包括第一直连铜排、第二直连铜排和第三直连铜排，至少一个直连铜排将电流直接连入断路器或主母排，所述桥接铜排连接于断路器和主母排之间，所述转接铜排的一端与断路器或主母排连接，转接铜排的另一端固定在紧固螺栓处，在紧固螺栓的压迫下，使得转接铜排与桥接铜排或直连铜排之间形成搭接面。
6.优选的，位于转接铜排上搭接面处的端部，一侧设置凸起部，另一侧设置有凹陷
部，所述凸起部与凹陷部相适配，与转接铜排搭接面所处端部接触的桥接铜排或直连铜排的端面上对应设置有凸起部或凹陷部，所述桥接铜排、转接铜排以及直连铜排中凹陷部所在的端面设置有锡层。
7.优选的，所述铜排组的拼装过程包括以下步骤：优选的，步骤1、按照图纸要求，将标准铜排剪切、折弯成所需的桥接铜排、转接铜排和直连铜排；步骤2、在桥接铜排、转接铜排或直连铜排上对应的位置开设用于插设紧固螺栓的通孔，并在预设凹陷部的区域贴附锡层，对铜排进行冲压，在对应的铜排上形成凸起部以及凹陷部；步骤3、利用紧固螺栓将桥接铜排、转接铜排以及直连铜排进行初步固定；步骤4、利用定型装置，将锡层熔化，减小转接铜排与桥接铜排或直连铜排之间的间隙，并进一步旋紧紧固螺栓，完成拼装。
8.优选的，所述定型装置包括保温壳体、电热丝、柱状扳手以及用于对铜排组进行固定的固定机构，所述固定机构包括压块以及托架，所述压块设置在托架的正上方，压块上设置有供紧固螺栓穿过的第一通槽，所述托架的横板上设置有供紧固螺栓穿过的第二通槽，所述柱状扳手的上端位于第二通槽的内部并与紧固螺栓相配合，所述保温壳体的外侧设置有供柱状扳手转动的伺服电机，所述保温壳体的上端安装有温度传感器。
9.优选的，所述保温壳体的上端安装有液压油缸，所述液压油缸的输出端延伸至保温壳体的内部并与压块相连接，所述保温壳体的侧壁上安装有相互对应的鹅颈管，所述鹅颈管的端部连接有用于对铜排组端部进行固定的铜排套。
10.优选的，所述电热丝为可调电阻的电热丝，保温壳体的外侧设置有用于对电热丝电压进行监测的电压表，所述铜排套上连接有导线，通过导线使得铜排组与电热丝形成串联电路，所述液压油缸与压块之间设置有第一绝缘块，所述柱状扳手的中部设置有绝缘杆，所述鹅颈管与保温壳体之间设置有第二绝缘块。
11.优选的，所述托架的竖杆上设置有限位板，所述柱状扳手穿过限位板并与限位板转动连接，限位板能够柱状扳手转动时的稳定性。
12.优选的，所述定型装置中还包括由温度传感器、处理器、电热丝、电压表、液压油缸、压力传感器和伺服电机组成的控制系统，温度传感器用于检测保温壳体内部的温度并传递至处理器，电热丝用于对保温壳体内部进行加热，电压表用于检测电热丝的电压并传递至处理器，压力传感器设置在压块的下端，所述伺服电机和液压油缸分别与处理器电性连接。
13.优选的，所述控制系统的运行过程包括以下步骤：启动液压油缸，将压块压向铜排组，直至压力传感器达到设定值，铜排组被固定住，然后将电热丝设置到最大阻值，对保温壳体内部进行预热，当保温壳体内部温度提高到目标温度时，降低电热丝的阻值至铜排组阻值的0.5-2倍，继续运行一段时间，监控电压表的所测电压，当电压表的所测电压接近电源电压时，处理器控制伺服电机启动，通过柱状扳手将紧固螺栓拧紧。
14.优选的，所述保温壳体内部的目标温度为80-120℃，设定保温壳体内部的目标温度，可以调整锡层从熔化状态到开始凝固的时间。
15.本发明的有益效果是：
1、本发明提出的大电流双通母线，使每根铜排所承载的电流都有相对独立的流向路径，避免了所有电流通过一个搭接面造成的发热问题，延长了装置的使用寿命，同时提高了装置的安全系数。
16.2、本发明提出的大电流双通母线，其搭接面所对应的铜排处设置有凸起部和凹陷部，通过凸起部和凹陷部相配合，一是增大了铜排之间的接触面积，二是能够对铜排进行一定的限位，防止铜排沿紧固螺栓的轴向发生偏移，提高整个铜排组结构的稳定性，且铜排之间设置有锡层，铜排组拼装过程中，先将锡层熔化后再凝固，有效的减少了铜排之间的空隙，提高了电流的通过效果，且锡层的截面积大，相比于导电胶中的导电粒子，不容易造成过热的问题，锡层填充在铜排之间后，减少了搭接面处空气与铜排接触的情况，避免了搭接面的铜排被氧化，提高了导电效率。
17.3、本发明提出的大电流双通母线，其拼接铜排组过程中，采用了定型装置，定型装置使用过程中，先将电热丝设置到最大阻值，对保温壳体内部进行预热，当保温壳体内部温度提高到目标温度时，降低电热丝的阻值至铜排组阻值的0.5-2倍，继续运行一段时间，此时整个电路中电流较大，在铜排组中搭接面处，由于锡层与凸起部的接触面积小，锡层与凸起部接触处阻值大，锡层与凸起部接触处迅速发热，监控电压表的所测电压，当锡层熔化后，锡层与凸起部的接触面积变大，铜排组的阻值会迅速变的很小，此时电压表的所测电压接近电源电压时，处理器根据电压表的反馈控制伺服电机启动，通过柱状扳手将紧固螺栓拧紧，拧紧的紧固螺栓同时，又由于铜排组的阻值变小，搭接面处的发热量有限，使得紧固前锡层已经开始凝固，避免了拧紧过程中，锡层处于液态状时，铜排将锡液挤出，锡层能够在紧固螺栓拧紧的过程中同时发生凝固，保证锡层与铜排之间能够可靠连接，有效的减少锡层与铜排之间的间隙。
附图说明
18.图1为本发明提出的一种大电流双通母线的主视结构示意图；图2为现有技术中大电流双通母线的结构示意图；图3为本发明提出的一种大电流双通母线中a相铜排的结构示意图；图4为图3中a相铜排组装后的结构示意图；图5为本发明提出的一种大电流双通母线中b相铜排的结构示意图；图6为图5中b相铜排组装后的结构示意图；图7为本发明提出的一种大电流双通母线中c相铜排的结构示意图；图8为图7中c相铜排组装后的结构示意图；图9为本发明提出的一种大电流双通母线的转接铜排与第一直连铜排的局部放大结构示意图；图10为本发明提出的一种大电流双通母线中拼装所使用的定型装置的结构示意图；图11为定型装置中控制系统的原理框图。
19.图中：1铜排组、2断路器、3主母排、4原铜排组、5紧固螺栓、11桥接铜排、12转接铜排、13第一直连铜排、14第二直连铜排、15第三直连铜排、16凸起部、17凹陷部、18锡层、21保温壳体、22液压油缸、23压块、24第一绝缘块、25绝缘杆、26柱状扳手、27伺服电机、28限位
板、29第二绝缘块、30铜排套、31鹅颈管、32电热丝、33温度传感器、34电压表、35托架。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.参照图1和图3-11，一种大电流双通母线，包括铜排组1、断路器2和主母排3，所述铜排组1为三拼铜排组，电流经过铜排组1后，分别流向断路器2和主母排3，所述铜排组1包括桥接铜排11、转接铜排12、直连铜排以及紧固螺栓5，所述直连铜排用于将电流直接连入断路器2或主母排3，所述直连铜排包括第一直连铜排13、第二直连铜排14和第三直连铜排15，至少一个直连铜排将电流直接连入断路器2或主母排3，所述桥接铜排11连接于断路器2和主母排3之间，所述转接铜排12的一端与断路器2或主母排3连接，转接铜排12的另一端固定在紧固螺栓5处，在紧固螺栓5的压迫下，使得转接铜排12与桥接铜排11或直连铜排之间形成搭接面。
22.位于转接铜排12上搭接面处的端部，一侧设置凸起部16，另一侧设置有凹陷部17，所述凸起部16与凹陷部17相适配，与转接铜排12搭接面所处端部接触的桥接铜排11或直连铜排的端面上对应设置有凸起部16或凹陷部17，所述桥接铜排11、转接铜排12以及直连铜排中凹陷部17所在的端面设置有锡层18，锡层18的厚度为0.1-0.2mm。
23.所述铜排组1的拼装过程包括以下步骤：步骤1、按照图纸要求，将标准铜排剪切、折弯成所需的桥接铜排11、转接铜排12和直连铜排；步骤2、在桥接铜排11、转接铜排12或直连铜排上对应的位置开设用于插设紧固螺栓5的通孔，并在预设凹陷部17的区域贴附锡层18，对铜排进行冲压，在对应的铜排上形成凸起部16以及凹陷部17；步骤3、利用紧固螺栓5将桥接铜排11、转接铜排12以及直连铜排进行初步固定；步骤4、利用定型装置，将锡层18熔化，减小转接铜排12与桥接铜排11或直连铜排之间的间隙，并进一步旋紧紧固螺栓5，完成拼装。
24.所述定型装置包括保温壳体21、电热丝32、柱状扳手26以及用于对铜排组1进行固定的固定机构，所述固定机构包括压块23以及托架35，所述压块23设置在托架35的正上方，压块23上设置有供紧固螺栓5穿过的第一通槽，所述托架35的横板上设置有供紧固螺栓5穿过的第二通槽，所述柱状扳手26的上端位于第二通槽的内部并与紧固螺栓5相配合，所述保温壳体21的外侧设置有供柱状扳手26转动的伺服电机27，所述保温壳体21的上端安装有温度传感器33。
25.所述保温壳体21的上端安装有液压油缸22，所述液压油缸22的输出端延伸至保温壳体21的内部并与压块23相连接，所述保温壳体21的侧壁上安装有相互对应的鹅颈管31，所述鹅颈管31的端部连接有用于对铜排组1端部进行固定的铜排套30，通过鹅颈管31能够移动铜排套30的位置，并对铜排套30进行固定。
26.所述电热丝32为可调电阻的电热丝，保温壳体21的外侧设置有用于对电热丝32电压进行监测的电压表34，所述铜排套30上连接有导线，通过导线使得铜排组1与电热丝32形成串联电路，所述液压油缸22与压块23之间设置有第一绝缘块24，所述柱状扳手26的中部
设置有绝缘杆25，所述鹅颈管31与保温壳体21之间设置有第二绝缘块29。
27.所述托架35的竖杆上设置有限位板28，所述柱状扳手26穿过限位板28并与限位板28转动连接。
28.所述定型装置中还包括由温度传感器33、处理器、电热丝32、电压表34、液压油缸22、压力传感器和伺服电机27组成的控制系统，温度传感器33用于检测保温壳体21内部的温度并传递至处理器，电热丝32用于对保温壳体21内部进行加热，电压表34用于检测电热丝32的电压并传递至处理器，压力传感器设置在压块23的下端，所述伺服电机27和液压油缸22分别与处理器电性连接。
29.所述控制系统的运行过程包括以下步骤：启动液压油缸22，将压块23压向铜排组1，直至压力传感器达到设定值，铜排组1被固定住，然后将电热丝32设置到最大阻值，对保温壳体21内部进行预热，当保温壳体21内部温度提高到目标温度时，降低电热丝32的阻值至铜排组1阻值的0.5-2倍，继续运行一段时间，监控电压表34的所测电压，当电压表34的所测电压接近电源电压时，处理器控制伺服电机27启动，通过柱状扳手26将紧固螺栓5拧紧。
30.所述保温壳体21内部的目标温度为80-120℃。
31.本发明提出的大电流双通母线，使每根铜排所承载的电流都有相对独立的流向路径，避免了所有电流通过一个搭接面造成的发热问题，延长了装置的使用寿命，同时提高了装置的安全系数。
32.本发明提出的大电流双通母线，其搭接面所对应的铜排处（即桥接铜排11、转接铜排12或直连铜排）设置有凸起部16和凹陷部17，通过凸起部16和凹陷部17相配合，一是增大了铜排之间的接触面积，二是能够对铜排进行一定的限位，防止铜排沿紧固螺栓5的轴向发生偏移，提高整个铜排组1结构的稳定性，且铜排之间设置有锡层18，铜排组1拼装过程中，先将锡层18熔化后再凝固，有效的减少了铜排之间的空隙，提高了电流的通过效果，且锡层18的截面积大，相比于导电胶中的导电粒子，不容易造成过热的问题，锡层18填充在铜排之间后，减少了搭接面处空气与铜排接触的情况，避免了搭接面的铜排被氧化，提高了导电效率。
33.本发明提出的大电流双通母线，其拼接铜排组过程中，采用了定型装置，定型装置使用过程中，先将电热丝32设置到最大阻值，对保温壳体21内部进行预热，当保温壳体21内部温度提高到目标温度时，降低电热丝32的阻值至铜排组1阻值的0.5-2倍，铜排组1阻值为电流经过搭接面所测定的电阻，继续运行一段时间，此时整个电路中电流较大，在铜排组1中搭接面处，由于锡层18与凸起部16的接触面积小，锡层18与凸起部16为线接触，锡层18与凸起部16接触处阻值大，锡层18与凸起部16接触处迅速发热，监控电压表34的所测电压，当锡层18熔化后，锡层18与凸起部16为面接触，锡层18与凸起部16的接触面积变大，铜排组1的阻值会迅速变的很小，此时电压表34的所测电压接近电源电压时，处理器根据电压表34的反馈迅速控制伺服电机27启动，通过柱状扳手26将紧固螺栓5拧紧，拧紧的紧固螺栓5同时，又由于铜排组1的阻值变小，搭接面处的发热量有限，使得紧固前锡层18已经开始凝固，避免了拧紧过程中，锡层18处于液态状时，铜排将锡液挤出，锡层18能够在紧固螺栓5拧紧的过程中同时发生凝固，保证锡层18与铜排之间能够可靠连接，有效的减少锡层18与铜排之间的间隙。
34.锡层18在熔化后铜排组1的阻值变小，锡层18无法继续升温，此时锡层18上的热量
会快速传递至铜排，锡层18的厚度为0.1-0.2mm，锡密度为7.28g/cm3，锡的比热容为0.22
×
103j/(kg℃)，铜的密度是8.9g/cm3，铜的比热容为0.39
×
103j/(kg℃)，铜的热传导率为397w/m
·
k，保温壳体21内部的目标温度为80-120℃，锡的熔点231.9℃，，因此，锡层18停止升温后，锡层18会在很短时间内凝固（小于1s），本方案中，通过设定保温壳体21内部的目标温度为80-120℃，能够调整锡层18的凝固时间，使得紧固螺栓5刚开始转动时，锡层18已经开始凝固，避免了拧紧过程中，铜排将液态状的锡液挤出，保证定型操作能够顺利的进行。
35.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。