CN108462130A - 耐火母线槽及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明耐火母线槽及其制备方法属于配电领域，特别是涉及一种耐火母线槽及其制备方法。其目的是为了提供一种结构简单、成本低、寿命长、综合性能强的耐火母线槽及其制备方法。本发明耐火母线槽包括导体和填充物；所述导体为无氧电解铜；所述无氧电解铜的含铜量＞99.97％，电阻率＜0.01742Ω/mm2；所述填充物包括以下质量份数的原料：环氧树脂35～45份、固化剂18～22份、火山岩45～55份、石粉45～55份和金刚砂45～55份。本发明的耐火母线槽在1000℃火焰中能维持线路完整性180min以上，并能经受消防龙头喷水，确保母线槽不短路；整个建筑用电正常使用，更不会引起电火灾；另外由于采用了无毒绝缘材料，即使处在火焰中也不会散发出有毒气体，确保人员的安全。

Description

耐火母线槽及其制备方法
技术领域
本发明属于配电领域，特别是涉及一种耐火母线槽及其制备方法。
背景技术
母线槽，是由铜、铝母线柱构成的一种封闭的金属装置，用来为分散系统各个元件分配较大功率。在户内低压的电力输送干线工程项目中已越来越多地代替了电线电缆。
现有技术中，常用的耐火母线槽通常由涂有防火涂料的外壳，包缠耐火云母带的母线和由耐火绝缘材料制成的支架组成。支架上开有多个凹槽，凹槽内置入母线并将其固定。在母线槽的一端有母线槽连接盒，在母线槽内有母线分接盒。耐火型母线槽具有优良的绝缘性能，既可在正常环境中连续使用，又可在失火环境中连续使用一小时以上，可适用于高层建筑及重要设施中，代替耐火电缆起输配电作用。
如何正确合理选择耐火电力输送干线，成为设计人员及用户的难题。但是，目前部分技术人员分不清耐火和防火的定义，甚至把防火母线槽当做耐火母线槽在工程上使用。
GA/T 537-2005《母线干线系统(母线槽)阻燃、防火、耐火性能的试验方法》，关于阻燃、防火、耐火性能的规定。
1)阻燃性能的试验方法(见GA/T 537-2005之4.1)
根据GB 7251.2-2006中8.2.14的要求，所有型号和尺寸的母线槽都应进行防止火焰蔓延 (阻燃性能)的验证。GB 7251.2-2006中8.2.14防止火焰蔓延的试验方法和GA/T537-2005 中4.1阻燃性能试验方法，都是按照GB/T 18380.3-2001的相关要求进行，火焰燃烧时间均为 40分钟，判定条件均为2.5米，即试样无燃烧或烧焦部位的最大范围不高于燃烧器底边2.5 米(试样未燃烧或炭化部分的最大高长不超过2.5米)时为合格，则母线槽满足阻燃性能要求。
2)防火性能试验方法(见GA/T 537-2005之4.2)
根据GB/7251.2-2006中7.1.1.6的规定，“如果母线干线系统水平或垂直通过建筑隔断(例如：墙或地板)，母线干线防火板单元的设计应在着火时防止火焰蔓延。”这是母线干线水平或垂直通过建筑隔断时，在防止火焰蔓延性能(阻燃性能)方面的更进一步的要求。
在GB/7251.2-2006中，建筑结构中母线槽防火性能的验证按ISO 843.1-1999进行，并给出了垂直通过建筑隔断时试件安装方式，供火时间为60分钟-240分钟。判定条件检测炉外 2.5公分的温度不超180℃，是防止火通过母线槽热能传递到墙或楼板外的2.5公分，180℃容易引起墙或楼板外的易燃材料燃烧。
在GA/T 573—2005中，建筑结构中母线槽防火性能的验证按GB/T 9978—1999(已被 GB/T9978.1—2008(ISO 834-1:1999)代替)进行，即在试验原理上与GB/7251.2-2006无重大区别。GA/T 573—2005给出了试件的水平安装图(图1)和垂直安装图(图2)，没有规定具体的供火时间。一般仅进行“耐火隔热性能”的判定，判定条件为：“试件背火面平均温升超过 140℃或/和背火面试件内部温升超过180℃时，则认为试件失去耐火隔热性。”
具有以上防止火焰蔓延性能(阻燃性能)或耐火隔热性能的母线槽被称为防火母线槽，适应人防工程、档案馆以及其他对防火要求的建筑中母线槽穿越墙或楼板的场合。
3)耐火性能试验(见GA/T 537-2005之4.3)
根据GB 7251.2-2006中7.1.1.7的规定，“耐火母线干线单元的设计应在着火时，在规定的时间内能维持配电电路的完整性。”这是对耐火母线槽更进一步的要求。
在GB/7251.2-2006说明，着火时电路完整怀的试验正在考虑中(见7.1.1.7及附录L)
在GA/T 573—2005中规定，母线干线系统(母线槽)耐火性能试验，应同时进行喷淋试验和耐火试验，两项试验均合格时，才能判定其耐火性能合格。喷淋试验合格的判定条件见 A.6；耐火试验合格的判定条件见4.3.2.5.3。
现有的母线槽具有以下缺点：1)结构复杂；2)体积庞大；3)制备操作繁琐；4)耐火性能不够好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、寿命长、综合性能强的耐火母线槽及其制备方法。
本发明涉及一种耐火母线槽，所述母线槽包括导体和填充物；
所述导体为无氧电解铜；所述无氧电解铜的含铜量＞99.97％，电阻率＜0.01742Ω/mm2；
所述填充物包括以下质量份数的原料：环氧树脂35～45份、固化剂18～22份、火山岩45～55 份、石粉45～55份和金刚砂45～55份。
优选地，所述填充物包括以下质量份数的原料：环氧树脂38～42份、固化剂19～21份、火山岩48～52份、石粉48～52份和金刚砂48～52份。
优选地，所述填充物包括以下质量份数的原料：环氧树脂40份、固化剂20份、火山岩 50份、石粉50份和金刚砂50份。
优选地，所述环氧树脂为质量比为1：4：3的缩水甘油胺型环氧树脂、芳香族聚胺和1,1,2,2- 四(4-羟基苯基)乙烷的环氧树脂的混合物。
优选地，所述固化剂为质量比为1：2的环己烷三羧酸酐和脂肪族二羧酸酐。
优选地，所述火山岩的粒径为30～60目。
优选地，所述填充物还包括以下质量份数的原料：60目的石英粉16～20份、0.1～0.3目的石英砂1～5份、1.2～1.8目的石英砂3～5份和1.8～2.5份的石英砂1～5份。
本发明还涉及一种耐火母线槽的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将环氧树脂与火山岩、石粉、金刚砂混合均匀，得到混合物1；
(2)向混合物1中加入固化剂，搅拌2～5min，得到混合物2；
(3)将混合物2整体真空浇筑于放置有导体的模具中静置6～24h(夏季4～8h，冬季12～24 h)，即制得本发明的耐火母线槽。
优选地，所述步骤(1)中还加入60目的石英粉16～20份、0.1～0.3目的石英砂1～5份、 1.2～1.8目的石英砂3～5份和1.8～2.5份的石英砂1～5份。
优选地，所述环氧树脂为质量比为1：4：3的缩水甘油胺型环氧树脂、芳香族聚胺和1,1,2,2- 四(4-羟基苯基)乙烷的环氧树脂的混合物。
优选地，所述固化剂为质量比为1：2的环己烷三羧酸酐和脂肪族二羧酸酐。
本发明耐火母线槽及其制备方法与现有技术不同之处在于：
1、本发明的耐火母线槽采用无毒、阻燃绝缘材料，确保施工和使用的安全。符合中华人民共和国公共安全行业GA/T537-2005《母线干线系统(母线槽)阻燃、防火、耐火性能的试验方法标准》，在1000℃火焰中能维持线路完整性180min以上，并能经受消防龙头喷水，确保母线槽不短路；整个建筑用电正常使用，更不会引起电火灾；另外由于采用了无毒绝缘材料，即使处在火焰中也不会散发出有毒气体，确保人员的安全。
2、本发明的耐火母线槽的制备方法采用了整体真空浇筑，使母线槽内不存在间隙和气泡，具有优良的气密性和水密性，外壳防护等级达到IP68，能抵消消防龙头对其猛烈的喷水，能在50～100m下的深水中不受水压的影响正常使用，母线槽的绝缘电阻毫不下降(不低于50M Ω)。
3、本发明的防腐性能优良，采用本发明的原料配比，不仅使得产品具有高超的耐火性能、耐水性能、防静电以及绝缘性能，还具有很强的耐腐蚀性能，能在酸碱等恶劣环境下长期运行。
4、本发明的产品机械强度高，由于采用了本发明的原料以及浇筑和固化工艺，使得本发明的产品能够经受大于20焦耳的外力冲击，因此无需用钢壳保护，简化了产品构造，同时保留其性能。
5、按照GB7251.2-2006标准对本发明产品的绝缘电阻进行测定，所得结果显示，本发明的母线槽各项之间的绝缘电阻≥500MΩ。
6、在母线槽各项之间和带电导体与母线槽外壳之间施加试验电压，实测值：3750V/min，历时1min无击穿和闪格。
7、本发明的母线槽在-25℃～-70℃的极寒天气仍能正常工作。
8、本发明的母线槽有耐冲击外力的能行，并且有磁性耐火作用，防火焰枪气割，起到了防盗的作用。
9、采用本发明的耐火母线槽，能够比常规母线电流稳定，消耗能量少(2％-2.5％)。
10、本发明的耐火母线槽由于构造简单、体积小，适用于空间小的布局。
11、本发明的耐火母线槽免维护、免维修，寿命长(本发明的耐火母线经过耐腐试验达到60年免维护，普通母线为30年左右)。
12、本发明的耐火母线槽使用过程中不产生噪音，没有电污染，安全环保。
附图说明
图1为本发明的耐火母线槽结构示意图；
图2为市售A类型耐火母线槽结构示意图；
图3为市售B类型耐火母线槽结构示意图；
图4为验证试验中本发明耐火母线槽耐火测试中的示意图；
图5为验证试验中本发明耐火母线槽耐火试验后的示意图；
图6为验证试验中本发明耐火母线槽耐火试验后的内部示意图。
具体实施方式
通过以下实施例和验证试验对本发明的耐火母线槽及其制备方法作进一步的说明。
实施例1
本实施例的耐火母线槽按以下步骤制备：
(1)将环氧树脂与火山岩、石粉、金刚砂混合均匀，得到混合物1；
(2)向混合物1中加入固化剂，搅拌2min，得到混合物2；
(3)将混合物2整体真空浇筑于放置有导体的模具中静置20h，即制得本实施例的耐火母线槽，如图1所示。
本实施例中采用的导体为无氧电解铜；所述无氧电解铜的含铜量＞99.97％，电阻率＜ 0.01742Ω/mm2；
本实施例中的填充物的原料量如表1所示，其中，环氧树脂为质量比为1：4：3的缩水甘油胺型环氧树脂、芳香族聚胺和1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷的环氧树脂的混合物；固化剂为质量比为1：2的环己烷三羧酸酐和脂肪族二羧酸酐；火山岩的粒径为30～40目。
实施例2
本实施例的耐火母线槽按以下步骤制备：
(1)将环氧树脂与火山岩、石粉、金刚砂、石英粉、石英砂混合均匀，得到混合物1；
(2)向混合物1中加入固化剂，搅拌5min，得到混合物2；
(3)将混合物2整体真空浇筑于放置有导体的模具中静置12h，即制得本实施例的耐火母线槽。
本实施例中采用的导体为无氧电解铜；所述无氧电解铜的含铜量＞99.97％，电阻率＜ 0.01742Ω/mm2；
本实施例中的填充物的原料量如表1所示，其中，环氧树脂为质量比为1：4：3的缩水甘油胺型环氧树脂、芳香族聚胺和1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷的环氧树脂的混合物；固化剂为质量比为1：2的环己烷三羧酸酐和脂肪族二羧酸酐；火山岩的粒径为30～50目。
实施例3
本实施例的耐火母线槽按以下步骤制备：
(1)将环氧树脂与火山岩、石粉、金刚砂、石英粉、石英砂混合均匀，得到混合物1；
(2)向混合物1中加入固化剂，搅拌3min，得到混合物2；
(3)将混合物2整体真空浇筑于放置有导体的模具中静置24h，即制得本实施例的耐火母线槽。
本实施例中采用的导体为无氧电解铜；所述无氧电解铜的含铜量＞99.97％，电阻率＜ 0.01742Ω/mm2；
本实施例中的填充物的原料量如表1所示，其中，环氧树脂为质量比为1：4：3的缩水甘油胺型环氧树脂、芳香族聚胺和1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷的环氧树脂的混合物；固化剂为质量比为1：2的环己烷三羧酸酐和脂肪族二羧酸酐；火山岩的粒径为50～60目。
实施例4
本实施例的耐火母线槽按以下步骤制备：
(1)将环氧树脂与火山岩、石粉、金刚砂、石英粉、石英砂混合均匀，得到混合物1；
(2)向混合物1中加入固化剂，搅拌5min，得到混合物2；
(3)将混合物2整体真空浇筑于放置有导体的模具中静置10h，即制得本实施例的耐火母线槽。
本实施例中采用的导体为无氧电解铜；所述无氧电解铜的含铜量＞99.97％，电阻率＜ 0.01742Ω/mm2；
本实施例中的填充物的原料量如表1所示，其中，环氧树脂为质量比为1：4：3的缩水甘油胺型环氧树脂、芳香族聚胺和1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷的环氧树脂的混合物；固化剂为质量比为1：2的环己烷三羧酸酐和脂肪族二羧酸酐；火山岩的粒径为40～50目。
实施例5
本实施例的耐火母线槽按以下步骤制备：
(1)将环氧树脂与火山岩、石粉、金刚砂、石英粉、石英砂混合均匀，得到混合物1；
(2)向混合物1中加入固化剂，搅拌4min，得到混合物2；
(3)将混合物2整体真空浇筑于放置有导体的模具中静置6h，即制得本实施例的耐火母线槽。
本实施例中采用的导体为无氧电解铜；所述无氧电解铜的含铜量＞99.97％，电阻率＜ 0.01742Ω/mm2；
本实施例中的填充物的原料量如表1所示，其中，环氧树脂为质量比为1：4：3的缩水甘油胺型环氧树脂、芳香族聚胺和1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷的环氧树脂的混合物；固化剂为质量比为1：2的环己烷三羧酸酐和脂肪族二羧酸酐；火山岩的粒径为30～60目。
表1填充物中各原料的量
验证试验
通过以下试验对上述实施例中制备得到的耐火母线槽的耐火性能进行验证：
1、喷淋试验
试验方式：根据中华人民共和国公共安全行业GA/T537-2005《母线干线系统(母线槽) 阻燃、防火、耐火性能的试验方法标准》
标准要求：喷淋试验后，若符合下列条件，则表明线路未丧失完整性，试件喷淋试验合格。1、保持电压，即没有一个熔断器或断路器断开。2、导体不断，即灯泡一个也不熄灭。
实测结果：喷水强度为12.5L/min，喷淋时间为3.0min，喷淋后，保持电压，熔断器无熔断，灯泡无熄灭。
2、耐火试验
试验方式：根据中华人民共和国公共安全行业GA/T537-2005《母线干线系统(母线槽) 阻燃、防火、耐火性能的试验方法标准》
标准要求：耐火试验过程中，若符合下列条件，则表明线路未丧失完整性，试件耐火试验合格。1、保持电压，即没有一个熔断器或断路器断开。2、导体不断，即灯泡一个也不熄灭。
实测结果：进行耐火试验时，供火时间180min，停止供火后继续通电15min；耐火试验过程中，灯泡未熄灭；试件漏电流未达到3A，3A快速熔断器未熔断。总试验时间为195min，线路未丧失完整性。
图2为市售A类型耐火母线槽、图3为市售B类型耐火母线槽，两者采用上述试验方式进行测试。A类型耐火母线槽是用树脂浇注好后再依次在外层包防火棉、耐火板、铁板制成的；B 类型耐火母线槽是用树脂浇注好后，再包防火板制成的。A类型耐火母线槽只能通过90min的耐火试验报告，耐火性能差、工艺复杂、体积大、成本高。B类型耐火母线槽只能达到45min 的合格耐火试验。
相较于同类型产品，本发明的耐火母线槽采用无毒、阻燃绝缘材料，确保施工和使用的安全。以上试验证明本发明产品符合中华人民共和国公共安全行业GA/T537-2005《母线干线系统(母线槽)阻燃、防火、耐火性能的试验方法标准》，在1000℃火焰中能维持线路完整性180min以上，并能经受消防龙头喷水，确保母线槽不短路；整个建筑用电正常使用，更不会引起电火灾；另外由于采用了无毒绝缘材料，即使处在火焰中也不会散发出有毒气体，确保人员的安全。
3、按照现行国家标准《建筑构件耐火试验方法第1部分；通用要求》GB/T 9978.1进行试验，本发明的产品仍然合格。
4、经验证上述实施例中的产品外壳(填充物部分)防护等级达到IP68，能抵消消防龙头对其猛烈的喷水，能在50～100m下的深水中不受水压的影响正常使用，母线槽的绝缘电阻毫不下降(不低于50MΩ)。
5、本发明的防腐性能优良，采用本发明的原料配比，不仅使得产品具有高超的耐火性能和耐水性能以及绝缘性能，还具有很强的耐腐蚀性能，能在酸碱等恶劣环境下长期运行。
6、本发明的产品机械强度高，由于采用了本发明的原料以及浇筑和固化工艺，使得本发明的产品能够经受大于20焦耳的外力冲击，因此无需用钢壳保护，简化了产品构造，同时保留其性能。
7、按照GB7251.2-2006标准对本发明产品的绝缘电阻进行测定，所得结果显示，本发明的母线槽各项之间的绝缘电阻≥500MΩ。
8、在母线槽各项之间和带电导体与母线槽外壳之间施加试验电压，实测值：3750V/min，历时1min无击穿和闪格。
9、本发明的母线槽在-25℃～-70℃的极寒天气仍能正常工作。
10、本发明的母线槽有耐冲击外力的能行，并且有磁性耐火作用，防火焰枪气割，起到了防盗的作用。
11、采用本发明的耐火母线槽，能够比常规母线电流稳定，消耗能量少(2％-2.5％)。
12、本发明的耐火母线槽由于构造简单、体积小，适用于空间小的布局。
13、经过高温盐酸腐蚀破话试验验证，本发明的耐火母线槽免维护、免维修，寿命长(电缆使用寿命为15年左右，且日常需要委会成倍，普通母线使用寿命为30年左右，日常也要维护成本，而本发明的耐火母线经过耐腐试验达到60年免维护)。
14、本发明的耐火母线槽使用过程中不产生噪音，没有电污染，安全环保(普通母线和电缆在大楼和商场地下室的噪音能达到40～70分贝，通过实验，使用本发明产品，噪音只有 10分贝左右，使用普通母线和电缆会产生电辐射，电污染，本发明的产品并没有上述问题)。
15、使用本发明的耐火母线槽与施用电缆和耐火电缆相比，电缆接头松散，电缆接头与开关之间接触面小，达不到百分之百电流额送电，再加上电缆外层传热，经过实验，本发明的耐火母线槽的母线与电缆相比，节能达2～3％；与普通母线比，普通母线在使用中，外壳常年温度为50～70℃，常年产生能耗，经过实验，本发明的产品与普通母线比节能2～2.3％，本发明的产品电流稳定，不传热，不耗能。
16、采用燃烧温度达到1100℃的猛火灶对本发明产品进行燃烧，燃烧过程如图4所示，经过3h 1100℃的燃烧后，本发明的耐火母线槽外观仍然很结实(如图5所示)，用锤子敲开后，可见内部并无变化，铜排如新，证明经过高温燃烧，本发明的产品仍能保护其中的铜排，保持通电。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐火母线槽，其特征在于：所述母线槽包括导体和填充物；
所述导体为无氧电解铜；所述无氧电解铜的含铜量＞99.97％，电阻率＜0.01742Ω/mm2；
所述填充物包括以下质量份数的原料：环氧树脂35～45份、固化剂18～22份、火山岩45～55份、石粉45～55份和金刚砂45～55份。
2.根据权利要求1所述的耐火母线槽，其特征在于：所述填充物包括以下质量份数的原料：环氧树脂38～42份、固化剂19～21份、火山岩48～52份、石粉48～52份和金刚砂48～52份。
3.根据权利要求2所述的耐火母线槽，其特征在于：所述填充物包括以下质量份数的原料：环氧树脂40份、固化剂20份、火山岩50份、石粉50份和金刚砂50份。
4.根据权利要求1所述的耐火母线槽，其特征在于：所述环氧树脂为质量比为1：4：3的缩水甘油胺型环氧树脂、芳香族聚胺和1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷的环氧树脂的混合物。
5.根据权利要求1所述的耐火母线槽，其特征在于：所述固化剂为质量比为1：2的环己烷三羧酸酐和脂肪族二羧酸酐。
6.根据权利要求1所述的耐火母线槽，其特征在于：所述火山岩的粒径为30～60目。
7.根据权利要求1所述的耐火母线槽，其特征在于：所述填充物还包括以下质量份数的原料：60目的石英粉16～20份、0.1～0.3目的石英砂1～5份、1.2～1.8目的石英砂3～5份和1.8～2.5份的石英砂1～5份。
8.一种耐火母线槽的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
(1)将环氧树脂与火山岩、石粉、金刚砂混合均匀，得到混合物1；
(2)向混合物1中加入固化剂，搅拌2～5min，得到混合物2；
(3)将混合物2整体真空浇筑于放置有导体的模具中静置6～24h，即制得耐火母线槽。
9.根据权利要求8所述的耐火母线槽的制备方法，其特征在于：所述环氧树脂为质量比为1：4：3的缩水甘油胺型环氧树脂、芳香族聚胺和1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷的环氧树脂的混合物。
10.根据权利要求8所述的耐火母线槽的制备方法，其特征在于：所述固化剂为质量比为1：2的环己烷三羧酸酐和脂肪族二羧酸酐。
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