開關柜主回路導電部件鍍銀要求的差異及分析

肖軍明 蔡榮 劉成學

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

0 引言

電力行業用戶在訂貨規范中或產品驗收、監督抽檢時有一些關于開關設備主回路導電部件的鍍銀要求，本文主要分析手車式高壓開關柜的梅花觸頭，隔離開關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，因此在執行過程中往往會產生異議。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、國家標準及電力行業標準的規定，分析其導電回路鍍銀的根本原意，以及保證產品性能最為合理的鍍層要求。

1 對開關柜主導電回路鍍銀的不同要求

1.1 國家電網公司物資部質量管控措施

在2012年8月，由國家電網公司物資部編寫的《電網設備及材料質量管控重點措施》[1]由中國電力出版社出版，在第10部分：開關柜產品質量重點管控措施第10.3.5中規定，觸頭表面鍍銀厚度6～8μm，且硬度不小于120HW。該規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，也沒有規定母排固定搭接部位是否需要鍍銀。

1.2 國家能源局發布的電力行業標準

在2015年4月，由國家能源局發布的電力行業標準DL/T 1424—2015《電網金屬技術監督規程》[2]第5.2金屬鍍層 5.2.1 d）條規定：室內導電回路動接觸部位鍍銀厚度不宜小于8μm，室外導電回路動接觸部位鍍銀厚度不宜小于20μm；且硬度應大于120HV。母線靜接觸部位鍍銀厚度不宜小于8μm。該標準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母線還是室外的母線，由于規定了室內導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，室內靜接觸部位由于沒有動摩擦的磨損影響，其鍍銀層厚度應該小于8μm，所以，按照推理，應該理解為室外母線靜接觸部位的鍍銀層厚度不宜小于8μm，室內靜接觸部位的鍍銀層厚度可以小于8μm。由于該條規定是對導電回路鍍銀的要求，但是，“導電回路”這個專業術語在電力行業的所有標準中都沒有具體描述和定義，所以，有的運檢部門認為接地回路也是導電的，也屬于導電回路，要求接地開關動靜觸頭、接地母排靜接觸部位也需要按此要求鍍銀。為此，有些地區將已安裝在現場開關柜中的接地開關拆下來重新對動靜觸頭進行鍍銀整改。該標準的5.2.2條還規定了銅及銅合金與銅或鋁的搭接銅端應鍍錫，鍍錫層厚度不宜小于12μm。說明該標準規定了導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，由于錫的材質比較軟，當鍍層厚度超過10μm時，就會發生起皮現象，因此，實際上鍍錫的鍍層不宜過厚。

1.3 國家電網公司標準化定制方案

在2017年7月，國家電網運檢[2017]878號文件《關于印發12千伏手車式開關柜標準化設計定制方案的通知》中3.2母排規格（5）中規定，柜內母排連接部位應鍍銀或搪錫處理，母排應配有相色標識。該規定考慮了主流生產廠家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 國家電網公司金屬技術監督導則

在2018年4月，國家電網公司發布的Q/GDW 11717—2017《電網設備金屬技術監督導則》[3]中第12.2.2條規定，梅花觸頭材質應為不低于T2的純銅，且接觸部位應鍍銀，鍍銀層厚度不應小于8μm，緊固彈簧及觸頭座應為06Cr19Ni10奧氏體不銹鋼；第12.2.3條規定，開關柜里所有銅排連接的導電接觸部位應采用鍍銀處理，且鍍銀層厚度不應小于8μm。該國網企標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電回路指的是主回路還是也包括接地回路，從質量把控上衡量，應該是指主導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。該標準的9.2.3條規定了隔離開關和接地開關的動、靜觸頭接觸部位應整體鍍銀，鍍銀層厚度應不小于20μm，硬度不小于120HV。該標準的這一條規定應該是針對戶外敞開式隔離開關產品要求的（參見國家電網設備[2018]797號文件12.3條：防止敞開式隔離開關、接地開關事故），但是由于該標準中沒有明確是指的戶外產品還是戶內產品，所以在執行時，有些用戶要求戶內產品的接地開關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，從提高質量上來講是沒有必要的。

1.5 國網公司導體鍍銀檢測導則

在2018年4月，國網公司發布了國網企標Q/GDW 11718.1—2017電網設備金屬質量檢測導則第1部分：導體鍍銀部分[4]6.2.1.4.2條明確規定，導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，容易產生異議。該企業標準的表1中規定了幾種導體鍍銀層厚度的數值要求，對于開關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，但是對于導電回路動接觸部位要求大于20μm就很難理解，首先導電回路的概念包不包含接地開關，包不包含輔助回路都容易引起歧義。另外該導電回路是指的戶內還是戶外，動接觸還是靜接觸都不明確。

1.6 國家電網公司十八項反措

在2018年11月，國網設備部[2018]797號文件《十八項電網重點反事故措施（修訂版）的通知》[5]中，在12.4.1.12條規定，開關柜內母線搭接面、隔離開關觸頭、手車觸頭表面應鍍銀，且鍍銀厚度不小于8μm。該規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；也沒有區分固定搭接母排和滑動連接的不同要求，按照運行需要應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標準存在有很多錯誤，如開關柜板材厚度規定為5mm，這實際是無法做到的，不合理的，實際產品要求的板材厚度為2mm已經足夠了，說明該標準存在一定的不合理性或者是描述錯誤。

1.7 國家電網公司物資部質量提升措施

在2019年1月，國網物資質檢[2019]3號文件《國網物資部關于印發提升7類電網物資質量措施的通知》[6]第三部分第7條加強母排加工質量控制中規定，開關柜內母排搭接面應鍍銀，厚度不小于3μm；隔離開關觸頭，手車觸頭表面應鍍銀，厚度不小于8μm。該規定很清楚地區分了固定搭接面和滑動搭接面的不同要求，比較科學合理，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，也易產生歧義。

1.8 國家電網公司采購技術規范

在2019年6月，國網發布的Q/GDW 13088.1—2018《12kV～40.5kV高壓開關柜采購標準第一部分：通用技術規范》[7]中5.2.7規定，開關柜內母排搭接面應鍍銀，鍍銀厚度不小于8μm，隔離開關觸頭、手車觸頭表面應鍍銀，且鍍銀厚度不小于8μm。該規定把固定搭接面和滑動連接面的鍍銀厚度規定為同一厚度，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，也容易在具體執行過程中產生異議。尤其是檢測機構在抽檢檢查過程中很難把握。

1.9 國家電網公司開關柜選型及檢測規范

在2019年7月，國網公司發布的企業標準Q/GDW11252－2018《12kV高壓開關柜選型技術原則和檢測技術規范》[8]6.2.2.6條規定，柜內主母線和分支母線連接部位應鍍銀處理，并配有永久性相色標識。也未規定具體的鍍銀厚度。

2 國際標準、國家標準及電力行業標準對導體鍍銀要求的目的

2.1 導體的鍍層材質是基于允許發熱程度（溫升）和溫度的耐受性能考慮

在IEC 62271-1[14]，GB/T 11022高壓開關設備和控制設備的共用技術要求[9]以及電力行業標準DL/T 593高壓開關設備和控制設備標準的共用技術要求[10]的這幾個開關設備的基礎標準中對導體的鍍層要求基本是一致的，在這些標準中，對于導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體及連接部位允許發熱程度和耐受最高溫度的能力角度考慮要求的。

在這些標準中，要求開關設備承載額定電流的主導電回路在正常運行時溫升值不得超出下表的規定，在考慮最高環境溫度為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，只要溫升不超出溫度限值就符合標準規定，而不限制選擇哪一種工藝的應用，這符合制定標準的基本原則。在DL/T 1424中也規定了鍍銀和搪錫兩種方式，所以，應該規定最終的功能要求，不宜規定具體的制作要求。

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；由于最新發布的DL/T 404－2018《3.6～40.5kV交流金屬封閉開關設備和控制設備》[11]中引用的標準仍是DL/T 593－2016的溫升限值條款，所以目前電力行業還沒有按最新的標準放寬這一限值。

對于接地開關，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，也無需規定鍍層厚度。

2.2 標準對鍍層質量的要求是基于使用后不得裸露規定的

由于鍍層的質量不僅與厚度有關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，但是標準中不宜規定如何制作，而是按照最后實際功能考核鍍層的附著力的。這些標準要求在開關完成規定的開斷關合試驗、短時耐受電流試驗、機械壽命試驗等對鍍層有磨損的相關試驗后，有鍍層的觸頭在接觸區有連續的鍍層，否則按照裸露的要求考核。

如國網公司要求手車式開關柜的可移開部件，按照DL/T 486[12]中隔離開關的M1級要求，需要承受推進抽出3000次的機械操作試驗，在這些試驗結束后，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，從標準要求來講，即使裸銅也是符合標準要求的。

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

3 結束語

由于“導電回路”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電回路，所以，標準術語中沒有對導電回路有具體的定義。

針對開關設備，按照GB/T 2900.20電工術語[13]，有“導電部件”的定義，為：能導電但不一定需要承載工作電流的部件。

針對開關設備，GB/T 2900.20有“主回路”的定義，即：傳送電能的開關回路中所有導電部分。

因此，對鍍層的要求，準確描述應該是針對“主回路導電部件的連接部位”。

而主回路導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和戶外環境。

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

導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已經足夠，且一般應該選擇鍍錫，如果采用鍍錫工藝，一方面可以限制導體的溫升不超過更嚴苛的鍍錫的限值，可以減少導體發熱，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，其鍍層的質量要通過要求的滑動機械壽命操作檢驗，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。

戶外連接的導體由于環境影響較大，可以適當增加鍍層厚度，但也應該按照機械及環境的試驗結果來確定。

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熱，對于節能減排實際也是不利的。

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