快速拼裝式低壓母線橋探討

摘要：在電力系統中，低壓母線橋作為一種常見的配套電氣設備，若需要進行設計變更或檢修操作，將會導致重新安裝，延長工期，加大成本。文章通過對普通低壓母線橋進行快速拼裝式分析，希望能夠提高工作效率，降低成本。

關鍵詞：電氣設備；快速拼裝；低壓母線橋；電力系統；拼裝方式 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM645 文章編號：1009-2374（2015）33-0051-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.027

目前國內使用的低壓母線橋主要在電力系統中交流380V低壓電氣設備中配套使用，作為配電變壓器、低壓進、出線柜等的母排連接設備，對母排支持和保護。低壓母線橋使用的材質主要是冷軋鋼板，生產工藝為下料、沖孔、折彎、電焊后，對整體成品進行噴漆，然后再進行組裝。低壓母線橋成品一般都由橋座和橋身兩部分組成。根據現場管理員經驗以及售后服務人員反饋資料，母線橋如果遇到設計變更和母線檢修操作時，避免不了更換橋架和整體拆起檢修。同時由于普通母線橋的產品特點是整體式，不容易進行現場改造，這樣必然導致普通母線橋需要重新制作或者維護后重新安裝，不僅造成一定的浪費，還會帶來工期的延長。鑒于以上分析，筆者通過與企業的交流與合作，經過查詢相關資料、咨詢生產售后人員之意見，認真摸索，改變生產材料，對柜體結構進行重新三維建模，重新設計結構，進行力學CAE分析，創新優化產品車間生產工藝流程，從而達到設計拼裝式低壓母線橋的目的。

1 快速拼裝式低壓母線橋的設計思路與過程

1.1 材料選擇

在設計開始過程中，考慮到現場的快速可更換性，新設計的低壓母線橋的原材料采用不需噴塑的敷鋁鋅板，顏色為銀灰色。使用這種材料的優點在于可以實現快速的生產（普通母線橋由冷軋鋼板制作，重新生產需要復雜噴涂工藝）。

1.2 拼裝式母線橋結構設計

一般母線橋可分為兩種結構：橋座與橋身。橋座分別直接固定在低壓配盤上方，橋身為安裝母線夾，從而對母線銅鋁排進行支撐。在拼裝式重新設計中，由于改變了原來的焊接方式，必須采用拼接式，于是橋座的設計采用八立柱結構和四個復合折彎后的外表面，二者之間用M6拉鉚螺母和M6螺栓緊固；橋身使用液壓折彎后的“U”形橋。橋座和橋身通過預留M8拉鉚螺母和M8螺栓緊固（同樣改變一般的電焊方式）。設計成這種結構的特點是：生產時通過預留拉鉚孔，然后“種”拉鉚頭、氣壓成形拉鉚螺母的方式，改變原來的焊接連接工藝；所有元件無需噴塑（使用冷軋鋼板時必須增加酸洗、磷化、噴塑等工藝）；可以實現需要更換的部分零件替換，也可以單獨拆卸單個零件；當需要對母線橋內部的母線操作維護時，只要打開頂蓋板，用螺絲刀、扳手等工具，拆除四個采用折彎主體面中的一個后，就可以操作母線（不必像普通母線橋先拆母線后再整體拆卸母線橋的麻煩）。檢修完成后，再次封上剛拆下的那個面和頂蓋板即可。

1.3 快速拼裝式母線橋二次優化設計

經過在企業中的生產試制，計算機力學CAE分析等工作后，筆者通過創造性思維方法，發現這種拼裝的方法還可以“提速”。通過車間的生產走訪及詳細觀察，結合創新思路，筆者重新設計母線橋，使之真正實現快速。橋座采用四立柱結構（比原來減少四個），即將四個立柱與四個折彎后的外觀面進行融合設計，二者之間改用自攻螺絲Φ6mm安裝而成，四個復合折彎面取消復合折彎步驟；橋身仍然使用液壓折彎后的“U”形橋，但在關鍵受力部分，即折彎部分增加自攻式加強筋。橋座和橋身仍然通過預留M8拉鉚螺母和M8螺栓緊固。設計成這種結構的特點是：生產速度快，主要連接部分均用自攻螺絲安裝，強度更好，加長了主立柱使鈑金結合更緊密；增加了自攻式加強筋，橋身更穩定，如圖1：

圖1 快速拼裝低壓母線橋整體

2 快速拼裝式低壓母線橋生產工藝過程對比

首先與普通低壓母線橋在生產方面進行對比，減少了表面處理這一工藝，大大提高了生產效率，為客戶提供高效快捷的售后服務，這里不再贅述。下面主要分析二次優化結構設計后對生產工藝的影響。

2.1 對沖床的工藝影響

如上述，對原有拼裝式低壓母線橋進行創新二次優化，更新設計后，可節省沖床時間，提高生產效率。由于總零件數的減少，必然帶來沖床的加工時間減少，比如沖孔換沖頭的時間減少。取消復合折彎，使四個面板的尺寸變小，也方便了沖床下料及下料時間。

2.2 對折彎的工藝影響

二次優化后的快速拼裝母線橋優，能節省折彎時間，降低勞動強度。原低壓母線橋采用笨重的復合折彎模具（需三人抬換）進行加工，由于將大零件改成小零件后，只需用普通小型折彎模具（一人抬換），節省人力。同樣的，由于零件總數量減少，原初步設計的低壓母線橋一套約需28個零件，創新后母線橋只需22個零件，加工數量的減少，帶來了更高的生產效率。

2.3 對安裝的工藝影響

新的快速拼裝母線橋取消復雜的拉鉚環節，大部分采用全自攻安裝方式，安裝效率大幅提高。原來的生產時通過預留拉鉚孔，然后“種”拉鉚頭、氣壓成形拉鉚螺母的方式，比較繁瑣，自攻安裝方式，只需要將自攻螺絲用氣槍攻入就可以，大大減少了安裝時間。同時單一橋座采用四立柱結構，比原來減少四個（一般橋座有兩個，配一個橋身，總計減少八個），縮短了安裝工序，節省了大量生產時間。

3 快速拼裝式低壓母線橋設計總體評估

正如上文所述，此次的改進過程共涉及兩個部分：一部分是由焊接方式的改良，為主要改良。減少了電焊后酸洗、磷化、噴塑等多種鈑金表面處理工藝，且可以實現部分需要更換的零件的替換，也可以單獨拆卸單個零件。以往焊接式橋架，如設計誤差、更改等因素，有可能要將兩個橋座、母線都拆除，重新制作；在檢修方面，如需對柜內母線操作，由于焊接的空間局限時，人無法進入，有時也必須整體拆除后作業。使用快速拼裝式低壓母線橋，只要拆開其中一個主體面，就可快速進行更換作業，安裝完成后再鎖上。即啟用新母線橋后，更換的只是局部。另一部分則是拼裝結構的二次優化。在增加母線橋強度的基礎上，實現車間生產效率提升，對數控加工的剪、沖、彎、裝等各個環節實現加工時間的減少、勞動強度的下降。快速拼裝式低壓母線橋已經成功投產數座，主要在泉州地區多個工程配電室通電運行，使用效果良好，得到用戶及售后人員的肯定。

4 結語

通過對低壓母線橋材料、結構的重新設計，帶來車間的生產方式改變，拼裝方式上采用標準生產零件通用性強，可以實現車間的備貨生產，為特殊、加急工程和改造工程做準備；另外，安裝零件少，安裝速度快，同時實現了母線橋在現場安裝的安裝效率提升，提高了運行維護速度，降低了現場安裝強度。當然，實際生產、運行過程中一定還有可以再提升的地方，這需要設計者多花時間和精力，不斷鉆研新知識、新工藝，充分從多方面設想、考慮，才能做出更優秀的產品。

參考文獻

[1] 程穎.低壓母線快速拼裝實施方案討論[J].大眾科技，2013，（5）.

[2] 李飛業.火力發電廠中低壓母線快速拼裝技術的應用[J].云南電力技術，2014，（12）.

作者簡介：黃誼福（1979-），男，福建永春人，供職于福建水利電力職業技術學院，工程師，研究方向：機械工程。

（責任編輯：陳 潔）