随着现代社会的发展，楼宇越来越集中，层数越来越高，需要的电量比较大。此外，随着工业的发展，各行各业对电能的消耗越来越大，传输电缆无法满足大电流的传输的要求，插入式密集母线应运而生。
插入式密集母线的导电部分是由铜排、绝缘材料和其他相关附件组成，铜排之间以密集型母线连接器连接，它为供电以及安装和维护带来了极大的便利，渐渐成为高层建筑、大型工厂厂房、大型公共基础设施的主流配电系统。
密集型母线连接器是该配电系统的常用设备，目前应用的密集型母线连接器存在连接器的铜牌和母线接触不紧密的缺点，导致连接处接触电阻过高，易发生温度异常，进而引起停电事故的发生，影响用户的正常用电。
为克服该缺点，装拆师傅不得不花大量时间调平，这会显著增加密集型母线连接器整体装拆时间，因此如何优化密集型母线连接器结构设计提升其装拆速度是一个值得研究的问题。
本文提出柔性密集型母线连接器的研制，它由抱紧结构、柔性绝缘橡胶、铜排、硬质绝缘垫块、绝缘套管构成。
传统单层建筑密集型母线配电系统实施安装涉及5个环节，包括材料搬运、母线通道布线、母线安装、母线连接、盖板封装，并对上述5个环节的总耗时进行了统计:
通过计算一层楼母线安装时间T∑总时间=5+13+10+9+2=39分钟。
经计算4栋28层总耗时约T∑小区总时间=4*28*4*T∑总时间=17472分钟=36.4天(8小时工作制)。
由于材料搬运、母线通道布线、母线安装、盖板封装等四个环节耗时已经无法对其进行时间压缩，故而主要针对密集型母线连接装置(耗时9分钟)进行研究，为了满足客户需求，需要将密集型母线安装时间由36.4天的工期缩短至33天以内，经计算T连接=T∑小区总时间/4*28*4－T搬运－T布线－T安装－T封装=5.36分钟，才能满足客户的需求。
目前，密集型母线连接器的安装步骤包括固定、插接、夹紧3个步骤，通过上述需求调研分析，设定课题目标为将分段母线密集母线连接器的平均装拆时间由从原来的9分钟缩短至5.36分钟以内，才能满足工期要求，如图2所示。
针对现有的密集型母线连接器安装单一、安全性不足等问题，根据现场工作需要设计了一种柔性密集型母线连接器装置，可以使得安装时间达到设计要求，并且可以降低铜排连接不紧密带来的故障问题，应用前景广泛。
从密集型母线连接器装置的功能入手，确定密集型母线连接器的基本模块。一般而言，密集型母线连接器应有以下几个功能:
(1)母排连接紧密，即对连接螺栓的紧固力有一定要求;
(2)各母排之间有良好的绝缘，不允许相间短路的情况发生;
(3)连接器与母排之间导电良好;
(4)连接器的各部件具有良好的硬度，防止安装时破损;
(5)连接螺栓与各部件之间绝缘，并卡接紧密。
基于以上功能，母线连接器应具备以下几个模块;
(1)抱紧结构;
(2)柔性绝缘橡胶;
(3)铜排;
(4)硬质绝缘垫块;
(5)绝缘套管。如图3所示。
本文根据各模块的功能需求，确定各模块的模块目标，对每个模块做了多种备选方案，并将各模块方案进行优化组合，总整体规划方案设计，以便实现安装时间缩短、提升安装效率的目标。
通过对方案的细化分解，通过对相关参数及优缺点对比分析最终确定细化后方案如图4所示。
步骤1:依据抱紧结构目标(1)母排连接紧密抱紧力达到37N;(2)安装时间小于150s，共设计了双头六角螺栓+限位块、单头六角螺栓+限位块两种方案。
通过预紧力和安装时间两个性能参数比较，选择预紧力更高、安装时间更短的双头六角螺栓+限位块为方案。并绘制相关设计图和相关材料选购，实现最优方案的成品制作。
步骤2:依据绝缘柔性橡胶目标(1)各母排之间有良好的绝缘;(2)不允许相间短路的情况发生，共设计了乙丙胶和硅橡胶两种方案。
对比乙丙胶和硅橡胶的邵氏硬度确定采用硅橡胶绝缘方案。并绘制相关设计图和相关材料选购，实现最优方案的成品制作。
步骤3:依据铜排模块目标(1)连接器与母排之间导电良好，共设计了平板式铜排、平板式凸面铜排、软连接铜排三种方案。通过方案回路电阻测试得知，软连接铜排安装后测得的回路电阻波动小，回路电阻小，性能最优。并绘制相关设计图和相关材料选购，实现最优方案的成品制作。
步骤4:依据硬质绝缘垫块模块目标(1)连接器的各部件具有良好的硬度，防止安装时破损，共设计了聚四氟乙烯(PTFE)和尼龙66(PA66)两种方案。
通过吸水性测试和绝缘性能测试得知，聚四氟乙烯材料拥有更好的绝缘强度，更好的防吸水性。其分子结构中存在强的F－C键，物理和化学性能好，耐电弧能力和耐热性都很强，性能最优。并绘制相关设计图和相关材料选购，实现最优方案的成品制作。
步骤5:依据绝缘套管模块目标(1)连接螺栓与各部件之间绝缘;(2)连接螺栓与各部件之间卡接解密，设计了胶囊形和八边形绝缘套管两种方案。
根据电压击穿强度、耐热性和装拆时间性能测试，八边形绝缘套管击穿强度高、耐热性能好、组装时间短且波动性小，为最优方案。并绘制相关设计图和相关材料选购，实现最优方案的成品制作。
最终完成以下柔性密集型母线连接器，其整体框图如图5所示。
为保证成果安全、可靠投入使用，小组将装置送至第三方专业检测机构检测认证，对各装置的各项数据进行检测，各项数据合格率100%。
方案实施后，选取了电力安装班组的40名员工，使用柔性密集型母线连接器完成20组装拆实验统计每组平均装拆时间，统计结果如表1、图6所示。
由图6、表1可知柔性密集型母线连接器使用后效果显著，平均装拆时间由9分钟降至3.82分钟，目标实现。
按中国某东部地区电气设备安装工人的时薪40元计算，单个连接器装拆可节约成本(15－3.82)÷60×40=7.45元。成果从2021年7月1日投入使用，截止至2021年10月31日5个月内，直接降成本42840元，如表2所示。
由表2可知，本文设计产品有推广价值，并通过编写编制《柔性密集型母线连接器作业指导书》、《柔性密集型母线连接器使用说明书》、图纸归档、装置培训对检修工作人员开展专项培训等方法进行成果巩固，并通过培训使得调试人员熟悉装置使用操作流程，提升工作效率。目前已有发明专利1项，实用专利1项:CN202111145345.2《一种柔性密集型母线连接装置》、CN202122387314.X《一种母线柔性连接器》。
柔性密集型母线连接器在安装时间上的提升，以及使用工作安全性的改善方面，可以在较大范围内代替传统密集型母线连接器安装方法。
柔性密集型母线连接器集成多功能组件于一体，可以大幅提升柔性密集型母线连接器安装工作的便捷性，提高了工作效率，从而节省大量的人力物力、可以减少因连接器与母排连接不紧密发生的故障。
叠层母排 Laminated Bus bar
降低楼宇之间线路运行风险，提升了供电可靠性、能够适应更新时代建设工程的需要，其应用范围广，为社会稳定和国泰民安提供了保证。
本文以减少单个密集型母线连接器安装时间、提高工作效率、提高供电服务质量为目的，通过调查研究，设计研制出柔性密集型母线连接器，实现绝缘检测装置参数有效检验，大大提高了安装调试效率，取得了良好的效果。
参考资料：
1.陈刚国等，柔性密集型母线连接器的研制，电器开关，2022
2.北京维通利电气有限公司、广州半径集团公司等官网
原文始发于微信公众号（艾邦高分子）：柔性密集型母线连接器的研制
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