CN105896112B - 降低电工母排搭接处温升的联接柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种降低电工母排搭接处温升的联接柱，属于电力设备领域，具体涉及一种电力母排的联接柱。本发明公开的联接柱具有与电工母排上的预制孔过盈配合的第一柱状部，第一柱状部具有导电性，第一柱状部内同轴设置具有导电性的第二柱状部，第一柱状部和第二柱状部过盈配合，第二柱状部的热胀系数大于第一柱状部的热胀系数。采用本发明公开的联接柱可带来如下有益效果：1.相同的搭接长度产生更多的导电面积，进而降低电流密度，实现母排的低温升。2.降低了母排的用量，节约了资源。3.加大了电气间隙或者相间距离，提高了设备的电气安全性。4.减小了母排的布线宽度，即可减少母排的占用空间。

Description

降低电工母排搭接处温升的联接柱

技术领域

本发明涉及电力设备领域，具体涉及一种电力母排的联接柱。

背景技术

在配电领域，两条电力母排的联接通常采用重叠搭接法，之后再用螺栓紧固。如图1的上半段，这样联接方法需要将两条母排重叠一定长度，以使接触面的电流密度维持在一定范围值内，从而使联接处的温升符合相关标准。为了使电力设备温升低，通常需要增加母排重叠的长度，使接触面积增加，进而使接触面的电流密度降低，最终使设备具有较低的温升。而增加重叠长度会加大母排的用量，进而增加设备的制造成本。紧固用的螺栓会使母排间的电气间隙或者相间距离减小，为了使电气间隙或者相间距离保持不变，需要将母排的间距加大，而加大母排间距必然造成母排占用空间变大。

如何增加接触面积而使母排温升低，但不缩小电气间隙或者相间距离，以及不加大母排占用空间。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，并提供一种降低电工母排搭接处温升的联接柱。

为此，本发明提供一种联接柱，其具有与电工母排上的预制孔过盈配合的第一柱状部，第一柱状部具有导电性，第一柱状部同轴设置具有导电性的第二柱状部，第一柱状部和第二柱状部过盈配合，第二柱状部位于第一柱状部内部，第二柱状部的热胀系数大于第一柱状部的热胀系数。

有利地，第二柱状部的电阻率大于第一柱状部的电阻率。

具体地，第二柱状部的材质为铝或者铝合金，第一柱状部的材质为铜或者铜合金。

优选地，第二柱状部的外径与第一柱状部的外径的比值为0.5-0.8。

具体地，第二柱状部具有实心结构，第一柱状部具有中空的结构，第二柱状部贯穿第一柱状部。

有利地，联接柱内部同轴设置有第二贯穿孔，联接柱的外柱面径向设置第一贯穿孔，第一贯穿孔和第二贯穿孔连通，第一贯穿孔位于联接柱的轴向中部。

有益效果

采用本发明公开的联接柱可带来如下有益效果：

1. 相同的搭接长度产生更多的导电面积，进而降低电流密度，实现母排的低温升。

2. 无需对母排进行重叠搭接，降低了母排的用量，节约了资源。

3. 由于免去了紧固螺栓和螺母，所以加大了电气间隙或者相间距离，提高了设备的电气安全性。

4. 由于免去了紧固螺栓和螺母，所以减小了母排的布线宽度，即可减少母排的占用空间。

附图说明

在下面参照附图对作为非限制性实施例给出的实施方式的说明中，本发明及其优越性将得到更好的理解，附图如下：

图1是现有母排联接方式与本发明公开的联接方式的对比立体图；

图2是本发明公开的联接柱的局部剖切立体图；

图3是图1俯视图；

图4是本发明公开的联接柱的立体图；

图5是图1本发明公开的母排联接处的剖切立体图；

图6是图5的分解立体图；

图7是图5销钉分解立体图；

图8是图4的分解立体图；

图9-11是本发明公开的联接柱的排布示意图；

图12是尾部带有螺纹孔的销钉的立体图；

图13是母排立体图；

图14是联接柱的立体图；

图15是图14的剖切立体图。

附图标记说明

1.第一柱状部；2.第二柱状部；3.第一侧面；4.第二侧面；5.端面；6.第一贯孔；7.第二贯穿孔。

具体实施方式

本申请文件中的R代表半径。

如图1、图3所示，上半部为现有三相配电母排常用的联接方式，将两条母排重叠一定长度后，再用螺栓和螺母将二者紧固。下半部为本发明公开的母排联接方式，为了增强两种联接方式的对比效果，本发明公开的联接方式直接设置在现有联接方式的下方。两种联接方式的的搭接长度一样，都为L5，体现为：现有联接方式下的两个母排的重叠长度为L5，本发明公开的联接方式下的联接柱的长度也为L5。

如图3所示，两种联接方式带来的直观改变就是相关尺寸的明显变化，L1是现有联接方式下的电气间隙，L2是本发明公开的联接方式下的电气间隙，L3是现有联接方式下的母排占用宽度，L4是本发明公开的联接方式下的母排占用宽度。L2明显大于L1，增加的尺寸大约为母排厚度的两倍、螺栓头部高度、螺母高度及螺栓尾部突出螺母的高度。L4明显小于L3，减小的尺寸大约为螺栓头部高度、螺母高度及螺栓尾部突出螺母的高度。因此，对电力设备有利的因素（电气间隙）得到了提高，而对电力设备不利的因素（占用空间）得到了减少。

如图4所示，本发明公开的一种联接柱，其具有圆柱状的外形，端部设置有方便装配的倒角。

如图2所示，第一柱状部1内同轴设置第一柱状部2，第一柱状部1和第一柱状部2过盈配合。

如图8所示，第一柱状部2具有实心结构，第一柱状部1具有中空的结构，第一柱状部2贯穿第一柱状部1，第一柱状部2的外径与第一柱状部1的外径的比值为0.5-0.8。第一、二柱状部1、2都具有导电性，第一柱状部2的热胀系数大于第一柱状部1的热胀系数，第一柱状部2的电阻率大于第一柱状部1的电阻率。

当联接柱装配于母排后，由于第一柱状部1与母排的预制孔过盈配合，所以，第一柱状部1和母排紧密贴合，联接柱的第一柱状部1充分承载电流。由于第一柱状部1和第一柱状部2也过盈配合，所以第一柱状部1和第一柱状部2也紧密贴合，第一柱状部2也充分承载电流。因此，第一柱状部1和第一柱状部2的热效应可以充分发挥，由于第一柱状部2的电阻率大于第一柱状部1的电阻率，所以第一柱状部2的温度会高于第一柱状部1，由于第一柱状部2的热胀系数大于第一柱状部1的热胀系数，因此，在温度和热胀系数都相对高的情况下，第一柱状部2的径向胀大现象会明显大于第一柱状部1的径向胀大现象，因此第一柱状部2会紧密贴合第一柱状部1并向第一柱状部1施加径向向外的压力，由此使第一柱状部1的径向尺寸也向外变大，最终导致第一柱状部1与母排预制孔更紧密贴合，同时也向预制孔提供径向向外的压力，即联接柱与母排之间的压力比联接柱刚装配时更大了，增大接触压力也可以使接触部位的温升降低。

由此可见，各个特征间的过盈配合、电阻率的匹配及热胀系数的匹配对降低母排联接处的温升有着显著的作用，三者之间的作用是相辅相成的，起初的过盈配合使得电阻率和热胀系数有了发挥作用的基础，而电阻率和热胀系数产生的效应又加剧了过盈配合，最终，使得联接处的接触压力加大。

如图11所示，横截面为正方形的母排，中间设置有一个接纳联接柱的预制孔，预制孔圆周到母排边缘的距离为R，母排宽度为L6。当采用现有重叠搭接法联接时，联接处的导电面积为

S1=L6xL5=(R+2R+R)xL5=4RxL5（L5为搭接长度，如图3所示）

而采用联接柱联接时，联接处的导电面积为

S2=2πRxL5

因此，

S2: S1=2πR: 4R=π/2≈1.57

所以，采用联接柱搭接的方式可获得更多的接触面积。显然，在满足机械强度的条件下，增加预制孔的直径，减小孔边距可获得更大的接触面积。

如图10所示，横截面为长方形的母排，中间设置6个接纳联接柱的预制孔，预制孔圆周到母排边缘的距离为R，各个孔间的最短距离为R，母排宽度为L6。当采用现有重叠搭接法联接时，

联接处的导电面积为

S1=L6xL5=(7R+6x2R)xL5=19RxL5

而采用联接柱联接时，联接处的导电面积为

S2=6x2πRxL5=12πRxL5

因此，

S2: S1=12πR: 19R=12π/19≈1.98

所以，采用联接柱搭接的方式可获得更多的接触面积。显然，在满足机械强度的条件下，增加预制孔的直径，减小孔边距可获得更大的接触面积。

如图9所示，横截面为长方形的母排，中间设置6个接纳联接柱的预制孔，预制孔圆周到母排边缘的距离为1.5R，各个孔间的最短距离为R，母排宽度为L6。当采用现有重叠搭接法联接时，

联接处的导电面积为

S1=L6xL5=(1.5R+5R+1.5R+6x2R)xL5=20RxL5，

而采用联接柱联接时，联接处的导电面积为

S2=6x2πRxL5=12πRxL5

因此，

S2: S1=12πR: 20R=12π/20≈1.88

所以，采用联接柱搭接的方式可获得更多的接触面积。显然，在满足机械强度的条件下，增加预制孔的直径，减小孔边距可获得更大的接触面积。

因此，本发明公开的联接柱产生了两个方面的积极效果，一是增加了接触压力，二是大幅度增加了导电面积，在这两个积极因素的共同作用下，联接处的温升大幅度降低，实现了本发明的目的。

如图5所示，本发明公开的联接柱运用于母排联接处的局部剖切立体图，联接柱的第一柱状部1的材质为铜，第一柱状部2的材质为铝。装配之前，先在第一母排的端面5沿母排的长度方向加工6个加纳联接柱的预制孔，预制孔的直径略小于联接柱的外径，使联接柱与预制孔在径向上过盈配合；预制孔的深度略大于0.5倍的联接柱长度，第一和第二母排对接后，使联接柱与预制孔在轴向上间隙配合，有利于两条母排端面的紧贴，预制孔的头部加工有方便安装的倒角。先将6个联接柱装配入第一母排的预制孔中，再将第二母排的预制孔对准联接柱后装配到位，使两条母排的端面贴合，之后在第一、第二母排的侧面3、4加工用于装配销钉的孔（见图7），使孔与销钉过盈配合，当销钉装配到位后，可限制第一、第二母排相互间的轴向移动，最终使联接柱，母排，销钉三者牢固联接一齐。为了便于后期拆卸，可在销钉的尾部加工螺纹孔（见图12），当需要拆卸母排时，可借助销钉尾部的螺纹孔方便地将销钉拆卸，进而将两条母排分离（见图6）。

如图13所示，为了区分母排的各个面，端面5被定义为以母排的厚度和宽度组成的面，即图13中标识5的面。侧面被定义为以母排的厚度和长度组成的面，即图中标识3、4的面，3为第一侧面，4为第二侧面。

实施例二

将实施例一中的第一柱状部1的材质更改为铜合金，第一柱状部2的材质更改为铝合金，由于合金的硬度相对高些，可先将第一柱状部2在低温环境（5度）下保存一段时间（5分钟），而第一柱状部1在高温环境（80度）下保存一段时间（5分钟），借助热胀冷缩效应，可使第一柱状部1的内径略微变大，而第一柱状部1的外径略微变小，进而方便地将第一柱状部2装配到第一柱状部1中，待装配好的联接柱恢复常温后，第一柱状部1和第一柱状部2即可实现过盈配合。本发明公开的联接柱的直径和长度具有不同尺寸规格，以适应不同母排尺寸的需要。

实施例三

如图14-15所示，第二柱状部2的内部同轴设置有第二贯穿孔7，第一柱状部6具有中空结构，第二柱状部2贯穿第一柱状部1，第一柱状部1的外柱面径向设置第一贯穿孔6，第一贯穿孔6和第二贯穿孔7连通，第一贯穿孔6位于第一柱状部1的轴向中部。

由于贯穿孔6、7的设置，使得联接柱在插入第一母排的预制孔的过程中，预制孔内的空气可以顺利地从第二贯穿孔7排出，进而使得联接柱可以顺利地装配到位，当第二母排套入已经安装好的联接柱时，第二母排的预制孔中的空气可以顺利地通过第二贯穿孔7从第一贯穿孔6排出，进而使得第二母排可以顺利的装配到位。

Claims (5)

1.一种降低电工母排搭接处温升的联接柱，其具有与电工母排过盈配合的导电的第一柱状部（1），其特征在于，第一柱状部（1）同轴设置具有导电性的第二柱状部（2），第一柱状部（1）和第二柱状部（2）过盈配合，第二柱状部（2）位于第一柱状部（1）内部，第二柱状部（2）的热胀系数大于第一柱状部（1）的热胀系数；所述的第二柱状部（2）的电阻率大于第一柱状部（1）的电阻率。

2.根据权利要求1所述的一种降低电工母排搭接处温升的联接柱，其特征在于，所述的第二柱状部（2）的材质为铝或者铝合金，第一柱状部（1）的材质为铜或者铜合金。

3.根据权利要求1所述的一种降低电工母排搭接处温升的联接柱，其特征在于，所述的第二柱状部（2）的外径与第一柱状部（1）的外径的比值为0.5-0.8。

4.根据权利要求3所述的一种降低电工母排搭接处温升的联接柱，其特征在于，第二柱状部（2）具有实心结构，第一柱状部（1）具有中空结构，第二柱状部（2）贯穿第一柱状部（1）。

5.根据权利要求3所述的一种降低电工母排搭接处温升的联接柱，其特征在于，联接柱内部同轴设置有第二贯穿孔（7），联接柱的外柱面径向设置第一贯穿孔（6），第一贯穿孔（7）和第二贯穿孔（6）连通，第一贯穿孔（6）位于联接柱的轴向中部。