文 /張 軼 滕成龍

母線槽屬于低壓成套開關設備和控制設備，是高效輸送較大電流的配電設備。由于具有較好的安全可靠性和經濟適用性，在各類配電系統中得到了廣泛的應用。隨著國家“一帶一路”倡議的落實，國內母線槽產品迅速走出國門，其中不少是應用于高溫、高濕、鹽霧、蒸汽和振動等各類特殊環(huán)境中，尤其是高溫環(huán)境，需要通過附加的試驗來驗證其安全性和可靠性。按照國家標準GB/T 7251.1-2013《低壓成套開關設備及控制設備 第1部分：總則》規(guī)定，當工作環(huán)境溫度超過40 ℃時，屬于特殊使用條件，用戶應向成套設備制造商提出，雙方簽定專門的協議。本文針對高溫環(huán)境下母線槽溫升試驗展開討論，指出了正常使用條件下母線槽溫升試驗標準中的局限，介紹了電工電子產品高溫環(huán)境試驗的相關標準，歸納了高溫環(huán)境下溫升試驗對設備的要求，提出了高溫環(huán)境下母線槽溫升試驗方法，為相關試驗提供參考方案，從而為確保母線槽在高溫環(huán)境下的正常使用提供指導。

一、母線槽溫升試驗標準中的局限

溫升試驗是母線槽的關鍵性安全試驗項目，GB/T 7251.6-2015《低壓成套開關設備及控制設備第6部分：母線干線系統（母線槽）》第“10.10.1”中對母線槽溫升試驗提出“應驗證母線干線系統不同部分的溫升極限不應超過規(guī)定的溫升極限”的要求，第“10.10.2.3.4”規(guī)定“試驗時周圍空氣溫度應在10 ℃～40 ℃之間”。隨著環(huán)境溫度的升高，導體的電阻率升高，絕緣材料的絕緣電阻減小，電氣性能發(fā)生變化。同時，母線槽殼體和導體將發(fā)生不同程度的熱膨脹，機械性能發(fā)生變化。很明顯，若母線槽在高溫環(huán)境下（超過40 ℃）工作，還需要在高溫環(huán)境下進行溫升試驗，以驗證其性能發(fā)揮仍然正常。但GB/T 7251.6-2015并未對高溫環(huán)境下（超過40 ℃）的溫升試驗提供指導性建議，而且GB/T 2423“電工電子產品環(huán)境試驗”系列標準和GB/T 2424“環(huán)境試驗”系列標準中相關高溫環(huán)境試驗也未對試驗樣品溫升驗證提出明確要求。

二、高溫環(huán)境試驗標準和關鍵點

設備產品是否能確保在高溫環(huán)境下正常運行，可依據GB/T 2423.2-2008《電工電子產品環(huán)境試驗 第 2 部分：試驗方法 試驗 B：高溫》進行檢驗，因為該標準規(guī)定的高溫試驗適用于非散熱和散熱試驗樣品。該試驗的目的是用來確定元件、設備或其他產品在高溫環(huán)境下使用、運輸或貯存的能力，給出的試驗方法通常用于試驗期間能達到溫度穩(wěn)定的試驗樣品。故可對此母線槽產品進行針對性檢驗，同時測量該產品的溫升情況，該標準所涉及的主要內容有：

1.導則、概述和指南

GB/T 2424.1-2015《環(huán)境試驗 第3 部分 :支持文件及導則 低溫和高溫試驗》和GB/T 2421.1-2008《電工電子產品環(huán)境試驗 概述和指南》這兩個標準被GB/T 2423.2-2008所引用，是電工電子產品環(huán)境試驗的綱領性文件，介紹了環(huán)境試驗的基本概念和背景知識。

2.高溫環(huán)境溫度試驗箱要求

高溫環(huán)境溫度試驗箱是否符合要求是關鍵環(huán)節(jié)之一。對于溫度試驗箱的制造和確認，根據國家標準GB/T 2423.2-2008中“4.1”條款和“6.1”條款對溫度試驗箱的要求，建議按照GB/T 2424.5-2006《電工電子產品環(huán)境試驗 溫度試驗箱性能確認》和GB/T 2424.7-2006《電工電子產品環(huán)境試驗 試驗A和B（帶負載）用溫度試驗箱的測量》規(guī)定進行。

① 試驗箱尺寸

GB/T 2424.2-2008 第“6.1”要求：“與散熱試驗樣品的尺寸和數量相比，試驗箱應該足夠大”，GB/T 7251.6-2015要求試驗樣品“總長度至少為6 m的至少包含兩個連接點”，試驗安裝要求“應水平支撐在地面以上大約1 m處”。依據這些要求，同時考慮便于試驗樣品安裝等因素，建議選擇內部尺寸為 7 m×2.5 m×2 m（長 × 寬 × 高）的試驗箱，因為尺寸過大會產生較大的功率損耗，增加內部溫度參數的控制難度。

② 測量周邊環(huán)境

GB/T 2424.5-2006第“4.”對試驗區(qū)環(huán)境的要求是“溫度試驗箱周圍的環(huán)境可能會影響試驗箱內的條件。溫度試驗箱性能的確定應在標準大氣條件下進行”。

另，還需注意：不應直接暴露于陽光下和電磁干擾環(huán)境中，水平放置在不受機械振動和聲振干擾的地方。在實驗過程中，相關問題應引起足夠的重視，避免產生較大的測量誤差。

③ 溫度傳感器

GB/T 2424.5-2006第“4.”對溫度傳感器的要求是：一般來說，傳感器應當是電阻型的（符合IEC 60751-2016《工業(yè)鉑電阻標準》）或是熱電偶型的（符合 GB/T 16839.1-2018《熱電偶 第 1 部分:電動勢規(guī)范和允差》）。傳感器在空氣中的50%響應時間應在10 s～40 s之間。整個系統的響應時間應當小于40 s，否則會導致系統的周期性波動。在-200 ℃～+200 ℃溫度范圍內，電阻型傳感器的測量不確定度應當達到IEC 60751-2016中等級A的要求。

在試驗箱每個角和工作空間中心應放置至少9個溫度傳感器。對于2 000 L以上的溫度試驗箱，應當在每個箱壁中心的正前方放置至少15個傳感器。針對7 m×2.5 m×2 m 尺寸的試驗箱，建議參照GB/T 2424.5-2006第“4.4”中的圖4要求，設置23個傳感器，在每個2.3 m長度方向的中心切面位置增加上下前后4個傳感器。測量系統部分不應影響空載試驗箱的溫度分布。

④ 測量系統要求

GB/T 2424.7-2006第“4.”對測量系統的要求是：濕度傳感器盡可能地放在工作空間的中心。濕度傳感器的測量不確定度不大于3%RH，以避免濕度波動對測量結果的影響。

所安裝的氣流傳感器要能測量出沖擊負載的最大氣流速度。氣流傳感器的測量不確定度要符合GB/T 2423.2-2008的容差要求，氣流速度傳感器的響應時間要大于5 s，以避免氣流波動的影響。

其他關于溫度的要求與GB/T 2424.5-2006的要求基本相同。

上述標準中的相關要求是設計、制造和驗證高溫環(huán)境溫度試驗箱及其測量系統的重要依據。它們與GB/T 7251.6-2015一起構成了高溫環(huán)境下母線槽溫升試驗的基礎依據。

三、母線槽產品高溫環(huán)境溫升試驗流程設計

對于母線槽產品，所有溫度測量點的變化都不超過1 K/h時，可以認為溫度達到穩(wěn)定。經過試驗驗證，母線槽是散熱的，溫升試驗過程中通電，根據GB/T 2423.2-2008選擇試驗Be，結合GB/T 7251.6-2015和GB/T 2423.2-2008，設計試驗程序如下：

首先，按照GB/T 7251.6-2015第“10.10.2.3”的要求，將試驗樣品安裝于溫度試驗箱內，連接試驗導體和供電電源，在試驗樣品上布置測溫點；

其次，按照GB/T 2423.2-2008第“6.5”要求，選擇溫度和持續(xù)時間嚴酷等級；

再次，將試驗樣品在額定電流下運行，記錄環(huán)境條件和樣品溫升變化情況；

從次，持續(xù)時間到或試驗樣品溫度測量點的變化都不超過1 K/h時，按照GB/T 2423.2-2008第“6.10”和“6.11”要求，進行線性降溫和恢復；

最后，對試驗樣品進行目視檢查，按照GB/T 7251.6-2015中相關條款，進行絕緣和電氣性能檢查等。

四、結 論

母線槽的工作環(huán)境溫度超過40 ℃時，屬于特殊使用條件，高溫環(huán)境下溫升試驗是母線槽的關鍵性安全試驗項目。本文介紹了電工電子產品高溫環(huán)境相關試驗標準，總結了高溫環(huán)境溫度試驗箱的要求，探討了高溫環(huán)境下母線槽溫升試驗方法，設計了試驗程序，為相關試驗提供了一種參考方案。目前，經多次驗證改進后的產品在高溫環(huán)境下使用正常，收到了良好的效果。