封閉母線防水性能研討

郝鵬超

(中國航空規劃設計研究總院有限公司，北京 100120)

0 引言

近年來，在筆者所在公司設計的項目中，在設備正常運行情況下，室內敷設的封閉母線多次發生爆炸事故。經過現場勘查，原因均是母線連接處密封不嚴，導致母線內部進水，發生短路事故。

經核對圖紙了解到，發生事故的封閉母線安裝場所為干燥場所，選用的防護等級均為IP65，符合設計要求。根據GB/T 4208-2017/IEC 60529∶2013《外殼防護等級》(以下簡稱“《防護等級》”)中的規定，IP65正常情況下適用于除了浸水、高溫/高壓噴水外的其他任何有水環境，包括室外環境。因此在設計中不應出現問題，而在實際應用時，母線在滲水情況下發生了短路事故。筆者認為，出現此類事故的原因在于，設計者在工程設計及選用母線時，會被所標注的防護等級所誤導，認為根據環境所需的設備防護等級，選擇相應防護等級的母線即可。然而，在實際工程中雖然選擇了相匹配防護要求的封閉母線，仍出現了各種問題。

本文通過對市場上母線真實防護性能的研究，并通過現場試驗得出母線實際的防護性能，使設計者在設計中更合理地選擇母線，避免在今后項目中發生類似事故。

1 封閉母線槽

封閉式母線槽(簡稱“母線槽”)是由金屬板(鋼板或鋁板)為保護外殼、導電排、絕緣材料及有關附件組成的母線系統。母線槽按絕緣方式可分為空氣式插接母線槽、密集絕緣插接母線槽和環氧樹脂澆注母線槽三種。

2 外殼防護等級(IP代碼)

2.1 防護等級(IP代碼)

防護等級指按標準規定的試驗方法，外殼對接近危險部件、防止固體異物進入或水進入所提供的保護程度。

IP代碼指表明外殼對人接近危險部件、防止固體異物或水進入的防護等級以及與這些防護有關的附加信息的代碼系統。IP代碼中第一位特征數字表示防止接近危險部件和防止固體異物進入的防護等級，第二位特征數字表示防止水進入的防護等級。

防止水進入的防護等級(第二位特征數字)見表1。

第二位特征數字為6及低于6的各級，其標識的等級也表示符合低于該級的各級要求。因此，如果試驗明顯地適用于任一低于該級的所有各級，則低于該級的試驗不必進行。

僅標注第二特征數字為7或8的外殼試用于短時間浸水或連續浸水，不適合噴水、強烈噴水及高溫/高壓噴水(第二位特征數字標識為5、6、9)，因此不一定符合數字為5、6及9的要求，除非有表2所示的雙標志。

2.2 不同防護等級的封閉母線適用環境

在T/CECS 170-2017《低壓母線槽應用技術規程》中要求，母線槽的外殼防護等級選擇應符合表3規定。

通過對表1、表3兩個表格的對比可知，兩本規范中對于封閉母線在不同場所安裝時的防護等級要求有所不同。

第二位特征數字防護等級 表1

因此有必要對封閉母線進行防水測試，以驗證不同防護等級的封閉母線是否能夠達到相應的防護要求，驗證市場上封閉母線所標的防護是否達到實際的防水效果。

雙標志防護等級 表2

3 母線防水試驗

3.1 防水試驗標準試驗方法

根據《防護等級》的要求，防水試驗方法如表4。

(1)第二特征數字為7的短時潛水試驗

被測試的母線按生產廠規定的安裝狀態全部浸入水中，并滿足下列條件：1)高度小于850mm的外殼的最低點，應低于水面1 000mm；2)高度大于850mm的外殼的最高點，應低于水面150mm；3)持續時間30min。

(2)第二特征數字為8的持續潛水試驗

試驗條件由母線生產廠家與用戶協商，但條件應比第二特征數字為7的短時潛水試驗要嚴格。

3.2 母線防水測試

封閉母線要想獲得相應防護等級的認證證書，需要將封閉母線樣品送至具有檢測資質的單位進行試驗。

本試驗室防水試驗均為非通電試驗，防水試驗后通過耐壓試驗及接地電阻測量進行試驗結果認定。

3.3 檢測中心防水試驗結果分析

根據試驗室試驗，測試得出不同類型母線在不同試驗條件下的相關數據。通過了解，以往送檢的母線樣品基本均能達到相對應防護等級的試驗要求。

但需要注意的是，不論密集母線還是空氣絕緣母線，測試的均是直線段，整個母線還包括連接段及轉彎段，這些并沒有進行試驗。所標識的防護等級只是直線段的防護等級。

T/CECS 170-2017中封閉母線使用環境 表3

母線防水試驗方法 表4

如果設計者按照《防護等級》中要求的環境選擇所對應的防護等級的封閉母線，在運行過程中一旦母線連接處、轉彎處遇水，一定會發生事故。在有些圖紙設計中就有選用防護等級IP65的密集母線在室外環境中使用，如果施工單位按圖紙選擇普通IP65的密集母線，發生事故是必然的。

3.4 施工現場母線防水測試

由于無法實現有資質的檢測單位對普通母線的連接段處進行試驗，為了檢驗普通封閉母線連接處的防水性能，對施工現場所采購母線的連接段處進行了防水測試。

本次試驗參照規范試驗方法，依據規范中的試驗要求，結合實際條件，對所購買母線樣品進行了防水測試。測試樣品為密集型母線(防護等級IP54)，空氣絕緣母線(防護等級IP55)。

試驗后，為直觀檢驗母線的防水情況，將母線直線段連接處拆開。

將母線連接處拆開，通過肉眼觀察到，不論密集母線還是空氣絕緣母線，母線直線段防水基本沒有問題，但母線連接處已經進水，連接件上充滿水珠。密集母線絕緣包裹內也進了水。本次試驗證明，母線連接處達不到所標識的防護等級。本試驗為通電試驗，設置了漏電保護開關，檢測是否發生漏電或短路故障。雖然在試驗過程中，母線沒有發生故障，但如果在大電流、長時間運行中，發生事故的可能性極大。

通過與廠家了解，如果要使母線連接處達到與直線段相同的防護等級，需要對連接處進行密封膠處理。但密封膠經過一段時間后會老化，防護性能會相應下降，不能達到相應防護要求。

4 母線防水存在問題與解決措施

4.1 存在問題

從檢驗中心防水試驗室測試報告和施工現場試驗過程及結果來看，普通封閉母線直線段具有良好的防水性能，但母線連接段不具備相應的防水性能。

通過對封閉母線市場調研，從現有的母線連接處結構來看，目前市場上所售的普通母線(包括密集型及空氣絕緣型母線)，連接處都不具備防水性能。雖然有些母線在短時滴水或噴水環境中能正常工作，沒有發生故障，但連接處已經進水，已存在安全隱患。不同廠家母線連接處因采用不同連接結構、工藝水平不同，防護程度會有所不同，但都無法做到等同于直線段的防水要求。

因此在有水環境中，包括有可能漏水的環境中，筆者認為不適合采用普通封閉母線。市場上所謂的IPX5、IPX6基本都是IPX3、IPX4母線在連接處打密封膠處理，一年以后密封膠基本老化失效，達不到所標防護等級的防水要求。如果設計者按照規范《防護等級》所列要求選取相應防護等級的封閉母線，在實際運行過程中一定會出現問題。

4.2 解決措施

筆者建議，在有水環境中包括室外、埋地、電纜溝或滲水環境中應選用市場上防護等級不低于IP67的環氧樹脂澆注封閉母線。如果在室外、噴水、淋水的環境中應采用不低于IPX5/IPX7或IPX6/IPX7的混合型封閉母線。

環氧樹脂澆注封閉母線通過增加添加劑實現防紫外線、防腐效果，在室外及腐蝕環境應用效果比較好。

需要注意的是，有些環氧樹脂澆注封閉母線雖然在不通電的情況下能夠達到防水要求，但在工作時由于相間空氣絕緣處被水填充，絕緣達不到要求，在通電狀況下有可能發生事故。

5 封閉母線結構設計建議

通過對不同廠家多種型號封閉母線連接結構的考察，大多數普通母線，從結構設計上來看都存在一定缺陷。

首先，大多數密集型封閉母線采用凹槽型設計本是因為這樣設計散熱效果比較好，但凹槽容易積水且不容易排走，如果上方有水管發生滴漏情況，母線凹槽就會長時間積水。其次母線接頭處均采用金屬件的硬連接，沒有任何密封措施，尤其是母線凹槽與接頭處，水會通過連接處進入母線連接處內部。

通過與廠家探討，通過一些改進措施可以提高母線的基本防水性能。(1)在母線凹槽處設置排水孔，可以將凹槽處積水排掉，避免凹槽處長時間積水。(2)在凹槽與接頭連接處，整體成型，不產生連接縫隙，必免水通過連接縫隙進入母線內部。(3)在母線上方設置防水罩，這樣母線可以在滴水或淋水環境中使用。

6 結束語

通過現場調試、與廠家及檢測單位交流，以及相關試驗檢驗，筆者發現，國內母線市場比較混亂，存在產品質量參差不齊、產品銘牌隨意標貼等亂象，尤其是普通母線的連接段、轉彎段基本沒有按規范要求進行相應防水試驗，所標防護等級為母線直線段的防護等級。因此從實際工程設計來說，整體的普通母線不具備相應的防護要求，在此，筆者也呼吁相關部門完善母線連接處的檢測，使整體母線達到相應防護要求，同時，也提醒設計及施工人員，在選擇封閉母線時要注意以下問題。

(1)在有水環境及室外環境設計時，母線應選擇防護等級不低于IP67的母線，只有在干燥無水的環境中才能使用普通封閉母線，不論所標識的防護等級是多少。如果實際浸水環境超出了規范中IP67所做試驗的要求，要選擇IP68的母線，并根據實際情況進行防水試驗，且不能簡單認為防護等級達到IP68的母線可以安裝在所有環境中。

(2)在采購母線時，應選擇知名企業的產品，并對外殼防護等級檢測報告進行檢查。