封闭母线防水性能研讨

郝鹏超

(中国航空规划设计研究总院有限公司，北京 100120)

0 引言

近年来，在笔者所在公司设计的项目中，在设备正常运行情况下，室内敷设的封闭母线多次发生爆炸事故。经过现场勘查，原因均是母线连接处密封不严，导致母线内部进水，发生短路事故。

经核对图纸了解到，发生事故的封闭母线安装场所为干燥场所，选用的防护等级均为IP65，符合设计要求。根据GB/T 4208-2017/IEC 60529∶2013《外壳防护等级》(以下简称“《防护等级》”)中的规定，IP65正常情况下适用于除了浸水、高温/高压喷水外的其他任何有水环境，包括室外环境。因此在设计中不应出现问题，而在实际应用时，母线在渗水情况下发生了短路事故。笔者认为，出现此类事故的原因在于，设计者在工程设计及选用母线时，会被所标注的防护等级所误导，认为根据环境所需的设备防护等级，选择相应防护等级的母线即可。然而，在实际工程中虽然选择了相匹配防护要求的封闭母线，仍出现了各种问题。

本文通过对市场上母线真实防护性能的研究，并通过现场试验得出母线实际的防护性能，使设计者在设计中更合理地选择母线，避免在今后项目中发生类似事故。

1 封闭母线槽

封闭式母线槽(简称“母线槽”)是由金属板(钢板或铝板)为保护外壳、导电排、绝缘材料及有关附件组成的母线系统。母线槽按绝缘方式可分为空气式插接母线槽、密集绝缘插接母线槽和环氧树脂浇注母线槽三种。

2 外壳防护等级(IP代码)

2.1 防护等级(IP代码)

防护等级指按标准规定的试验方法，外壳对接近危险部件、防止固体异物进入或水进入所提供的保护程度。

IP代码指表明外壳对人接近危险部件、防止固体异物或水进入的防护等级以及与这些防护有关的附加信息的代码系统。IP代码中第一位特征数字表示防止接近危险部件和防止固体异物进入的防护等级，第二位特征数字表示防止水进入的防护等级。

防止水进入的防护等级(第二位特征数字)见表1。

第二位特征数字为6及低于6的各级，其标识的等级也表示符合低于该级的各级要求。因此，如果试验明显地适用于任一低于该级的所有各级，则低于该级的试验不必进行。

仅标注第二特征数字为7或8的外壳试用于短时间浸水或连续浸水，不适合喷水、强烈喷水及高温/高压喷水(第二位特征数字标识为5、6、9)，因此不一定符合数字为5、6及9的要求，除非有表2所示的双标志。

2.2 不同防护等级的封闭母线适用环境

在T/CECS 170-2017《低压母线槽应用技术规程》中要求，母线槽的外壳防护等级选择应符合表3规定。

通过对表1、表3两个表格的对比可知，两本规范中对于封闭母线在不同场所安装时的防护等级要求有所不同。

第二位特征数字防护等级 表1

因此有必要对封闭母线进行防水测试，以验证不同防护等级的封闭母线是否能够达到相应的防护要求，验证市场上封闭母线所标的防护是否达到实际的防水效果。

双标志防护等级 表2

3 母线防水试验

3.1 防水试验标准试验方法

根据《防护等级》的要求，防水试验方法如表4。

(1)第二特征数字为7的短时潜水试验

被测试的母线按生产厂规定的安装状态全部浸入水中，并满足下列条件：1)高度小于850mm的外壳的最低点，应低于水面1 000mm；2)高度大于850mm的外壳的最高点，应低于水面150mm；3)持续时间30min。

(2)第二特征数字为8的持续潜水试验

试验条件由母线生产厂家与用户协商，但条件应比第二特征数字为7的短时潜水试验要严格。

3.2 母线防水测试

封闭母线要想获得相应防护等级的认证证书，需要将封闭母线样品送至具有检测资质的单位进行试验。

本试验室防水试验均为非通电试验，防水试验后通过耐压试验及接地电阻测量进行试验结果认定。

3.3 检测中心防水试验结果分析

根据试验室试验，测试得出不同类型母线在不同试验条件下的相关数据。通过了解，以往送检的母线样品基本均能达到相对应防护等级的试验要求。

但需要注意的是，不论密集母线还是空气绝缘母线，测试的均是直线段，整个母线还包括连接段及转弯段，这些并没有进行试验。所标识的防护等级只是直线段的防护等级。

T/CECS 170-2017中封闭母线使用环境 表3

母线防水试验方法 表4

如果设计者按照《防护等级》中要求的环境选择所对应的防护等级的封闭母线，在运行过程中一旦母线连接处、转弯处遇水，一定会发生事故。在有些图纸设计中就有选用防护等级IP65的密集母线在室外环境中使用，如果施工单位按图纸选择普通IP65的密集母线，发生事故是必然的。

3.4 施工现场母线防水测试

由于无法实现有资质的检测单位对普通母线的连接段处进行试验，为了检验普通封闭母线连接处的防水性能，对施工现场所采购母线的连接段处进行了防水测试。

本次试验参照规范试验方法，依据规范中的试验要求，结合实际条件，对所购买母线样品进行了防水测试。测试样品为密集型母线(防护等级IP54)，空气绝缘母线(防护等级IP55)。

试验后，为直观检验母线的防水情况，将母线直线段连接处拆开。

将母线连接处拆开，通过肉眼观察到，不论密集母线还是空气绝缘母线，母线直线段防水基本没有问题，但母线连接处已经进水，连接件上充满水珠。密集母线绝缘包裹内也进了水。本次试验证明，母线连接处达不到所标识的防护等级。本试验为通电试验，设置了漏电保护开关，检测是否发生漏电或短路故障。虽然在试验过程中，母线没有发生故障，但如果在大电流、长时间运行中，发生事故的可能性极大。

通过与厂家了解，如果要使母线连接处达到与直线段相同的防护等级，需要对连接处进行密封胶处理。但密封胶经过一段时间后会老化，防护性能会相应下降，不能达到相应防护要求。

4 母线防水存在问题与解决措施

4.1 存在问题

从检验中心防水试验室测试报告和施工现场试验过程及结果来看，普通封闭母线直线段具有良好的防水性能，但母线连接段不具备相应的防水性能。

通过对封闭母线市场调研，从现有的母线连接处结构来看，目前市场上所售的普通母线(包括密集型及空气绝缘型母线)，连接处都不具备防水性能。虽然有些母线在短时滴水或喷水环境中能正常工作，没有发生故障，但连接处已经进水，已存在安全隐患。不同厂家母线连接处因采用不同连接结构、工艺水平不同，防护程度会有所不同，但都无法做到等同于直线段的防水要求。

因此在有水环境中，包括有可能漏水的环境中，笔者认为不适合采用普通封闭母线。市场上所谓的IPX5、IPX6基本都是IPX3、IPX4母线在连接处打密封胶处理，一年以后密封胶基本老化失效，达不到所标防护等级的防水要求。如果设计者按照规范《防护等级》所列要求选取相应防护等级的封闭母线，在实际运行过程中一定会出现问题。

4.2 解决措施

笔者建议，在有水环境中包括室外、埋地、电缆沟或渗水环境中应选用市场上防护等级不低于IP67的环氧树脂浇注封闭母线。如果在室外、喷水、淋水的环境中应采用不低于IPX5/IPX7或IPX6/IPX7的混合型封闭母线。

环氧树脂浇注封闭母线通过增加添加剂实现防紫外线、防腐效果，在室外及腐蚀环境应用效果比较好。

需要注意的是，有些环氧树脂浇注封闭母线虽然在不通电的情况下能够达到防水要求，但在工作时由于相间空气绝缘处被水填充，绝缘达不到要求，在通电状况下有可能发生事故。

5 封闭母线结构设计建议

通过对不同厂家多种型号封闭母线连接结构的考察，大多数普通母线，从结构设计上来看都存在一定缺陷。

首先，大多数密集型封闭母线采用凹槽型设计本是因为这样设计散热效果比较好，但凹槽容易积水且不容易排走，如果上方有水管发生滴漏情况，母线凹槽就会长时间积水。其次母线接头处均采用金属件的硬连接，没有任何密封措施，尤其是母线凹槽与接头处，水会通过连接处进入母线连接处内部。

通过与厂家探讨，通过一些改进措施可以提高母线的基本防水性能。(1)在母线凹槽处设置排水孔，可以将凹槽处积水排掉，避免凹槽处长时间积水。(2)在凹槽与接头连接处，整体成型，不产生连接缝隙，必免水通过连接缝隙进入母线内部。(3)在母线上方设置防水罩，这样母线可以在滴水或淋水环境中使用。

6 结束语

通过现场调试、与厂家及检测单位交流，以及相关试验检验，笔者发现，国内母线市场比较混乱，存在产品质量参差不齐、产品铭牌随意标贴等乱象，尤其是普通母线的连接段、转弯段基本没有按规范要求进行相应防水试验，所标防护等级为母线直线段的防护等级。因此从实际工程设计来说，整体的普通母线不具备相应的防护要求，在此，笔者也呼吁相关部门完善母线连接处的检测，使整体母线达到相应防护要求，同时，也提醒设计及施工人员，在选择封闭母线时要注意以下问题。

(1)在有水环境及室外环境设计时，母线应选择防护等级不低于IP67的母线，只有在干燥无水的环境中才能使用普通封闭母线，不论所标识的防护等级是多少。如果实际浸水环境超出了规范中IP67所做试验的要求，要选择IP68的母线，并根据实际情况进行防水试验，且不能简单认为防护等级达到IP68的母线可以安装在所有环境中。

(2)在采购母线时，应选择知名企业的产品，并对外壳防护等级检测报告进行检查。