开关柜主回路导电部件镀银要求的差异及分析

肖军明 蔡荣 刘成学

（1. 山东爱普电气设备有限公司 2. 西一电气有限公司 3. 库柏（宁波）电气有限公司）

0 引言

电力行业用户在订货规范中或产品验收、监督抽检时有一些关于开关设备主回路导电部件的镀银要求，本文主要分析手车式高压开关柜的梅花触头，隔离开关动静触头以及母排固定搭接静接触面等部位，由于涉及到动接触还是静接触，户内还是户外，是整个外表面还是工作接触面等各种情况，而在一些要求中并未明确描述，因此在执行过程中往往会产生异议。本文列举了一些常见的要求并分析其不明确之处及其差异，通过IEC、国家标准及电力行业标准的规定，分析其导电回路镀银的根本原意，以及保证产品性能最为合理的镀层要求。

1 对开关柜主导电回路镀银的不同要求

1.1 国家电网公司物资部质量管控措施

在2012年8月，由国家电网公司物资部编写的《电网设备及材料质量管控重点措施》[1]由中国电力出版社出版，在第10部分：开关柜产品质量重点管控措施第10.3.5中规定，触头表面镀银厚度6～8μm，且硬度不小于120HW。该规定没有明确指出镀银层厚度的要求是指触头工作的接触面还是整个触头外表面，也没有规定母排固定搭接部位是否需要镀银。

1.2 国家能源局发布的电力行业标准

在2015年4月，由国家能源局发布的电力行业标准DL/T 1424—2015《电网金属技术监督规程》[2]第5.2金属镀层 5.2.1 d）条规定：室内导电回路动接触部位镀银厚度不宜小于8μm，室外导电回路动接触部位镀银厚度不宜小于20μm；且硬度应大于120HV。母线静接触部位镀银厚度不宜小于8μm。该标准明确了镀银厚度的要求是在接触部位，但是没有明确母线静接触部位的镀银层厚度是指的室内母线还是室外的母线，由于规定了室内导电回路动接触部位的镀银层厚度不宜小于8μm，室外的不宜小于20μm，对照此要求，室内静接触部位由于没有动摩擦的磨损影响，其镀银层厚度应该小于8μm，所以，按照推理，应该理解为室外母线静接触部位的镀银层厚度不宜小于8μm，室内静接触部位的镀银层厚度可以小于8μm。由于该条规定是对导电回路镀银的要求，但是，“导电回路”这个专业术语在电力行业的所有标准中都没有具体描述和定义，所以，有的运检部门认为接地回路也是导电的，也属于导电回路，要求接地开关动静触头、接地母排静接触部位也需要按此要求镀银。为此，有些地区将已安装在现场开关柜中的接地开关拆下来重新对动静触头进行镀银整改。该标准的5.2.2条还规定了铜及铜合金与铜或铝的搭接铜端应镀锡，镀锡层厚度不宜小于12μm。说明该标准规定了导电回路的镀层可以有两种处理方式即镀银和镀锡；但未明确在何种情况下可以镀锡，而且在实际工艺中，由于锡的材质比较软，当镀层厚度超过10μm时，就会发生起皮现象，因此，实际上镀锡的镀层不宜过厚。

1.3 国家电网公司标准化定制方案

在2017年7月，国家电网运检[2017]878号文件《关于印发12千伏手车式开关柜标准化设计定制方案的通知》中3.2母排规格（5）中规定，柜内母排连接部位应镀银或搪锡处理，母排应配有相色标识。该规定考虑了主流生产厂家2500A以上大电流母排温升比较高，所以搭接部位需要耐受温升较高的镀银处理，对于小电流母排由于温升较小只需要搪锡处理，具体要与制造厂家提供的温升型式试验报告中的镀层处理方式一致即可。

1.4 国家电网公司金属技术监督导则

在2018年4月，国家电网公司发布的Q/GDW 11717—2017《电网设备金属技术监督导则》[3]中第12.2.2条规定，梅花触头材质应为不低于T2的纯铜，且接触部位应镀银，镀银层厚度不应小于8μm，紧固弹簧及触头座应为06Cr19Ni10奥氏体不锈钢；第12.2.3条规定，开关柜里所有铜排连接的导电接触部位应采用镀银处理，且镀银层厚度不应小于8μm。该国网企标明确了镀银层厚度的要求是在接触部位；但是没有明确铜排连接的导电回路指的是主回路还是也包括接地回路，从质量把控上衡量，应该是指主导回路不含接地回路而且也没有必要在8μm以上，因为动接触部位在运行时有磨损的情况下也只要求8μm。该标准的9.2.3条规定了隔离开关和接地开关的动、静触头接触部位应整体镀银，镀银层厚度应不小于20μm，硬度不小于120HV。该标准的这一条规定应该是针对户外敞开式隔离开关产品要求的（参见国家电网设备[2018]797号文件12.3条：防止敞开式隔离开关、接地开关事故），但是由于该标准中没有明确是指的户外产品还是户内产品，所以在执行时，有些用户要求户内产品的接地开关其动静触头接触部位也需要整体镀银，而且接触部位整体镀银的定义也会产生歧义，既然指的是接触部位就不会是触头整体镀银，如果再整体镀银就无谓地增加了成本，从提高质量上来讲是没有必要的。

1.5 国网公司导体镀银检测导则

在2018年4月，国网公司发布了国网企标Q/GDW 11718.1—2017电网设备金属质量检测导则第1部分：导体镀银部分[4]6.2.1.4.2条明确规定，导体连接接触部位为必须检测的表面，但没有明确其余非接触部位是否也需要检测，容易产生异议。该企业标准的表1中规定了几种导体镀银层厚度的数值要求，对于开关柜触头镀银厚度大于8μm，母线静接触部位大于8μm，比较好理解，但是对于导电回路动接触部位要求大于20μm就很难理解，首先导电回路的概念包不包含接地开关，包不包含辅助回路都容易引起歧义。另外该导电回路是指的户内还是户外，动接触还是静接触都不明确。

1.6 国家电网公司十八项反措

在2018年11月，国网设备部[2018]797号文件《十八项电网重点反事故措施（修订版）的通知》[5]中，在12.4.1.12条规定，开关柜内母线搭接面、隔离开关触头、手车触头表面应镀银，且镀银厚度不小于8μm。该规定明确了母线搭接面镀银层厚度的要求，但是没有明确隔离开关触头、手车触头的表面是指接触部位还是触头整体所有表面；也没有区分固定搭接母排和滑动连接的不同要求，按照运行需要应该是滑动接触面的镀层厚度大于静接触面的镀层厚度。该条款在编制说明中解释为新增条款，是引用DL/T 1424—2015中5.2.1的要求。而该DL标准存在有很多错误，如开关柜板材厚度规定为5mm，这实际是无法做到的，不合理的，实际产品要求的板材厚度为2mm已经足够了，说明该标准存在一定的不合理性或者是描述错误。

1.7 国家电网公司物资部质量提升措施

在2019年1月，国网物资质检[2019]3号文件《国网物资部关于印发提升7类电网物资质量措施的通知》[6]第三部分第7条加强母排加工质量控制中规定，开关柜内母排搭接面应镀银，厚度不小于3μm；隔离开关触头，手车触头表面应镀银，厚度不小于8μm。该规定很清楚地区分了固定搭接面和滑动搭接面的不同要求，比较科学合理，但是也没有明确隔离触头镀银厚度是整个表面还是指接触部位的表面，也易产生歧义。

1.8 国家电网公司采购技术规范

在2019年6月，国网发布的Q/GDW 13088.1—2018《12kV～40.5kV高压开关柜采购标准第一部分：通用技术规范》[7]中5.2.7规定，开关柜内母排搭接面应镀银，镀银厚度不小于8μm，隔离开关触头、手车触头表面应镀银，且镀银厚度不小于8μm。该规定把固定搭接面和滑动连接面的镀银厚度规定为同一厚度，不太合理。同时也没有明确触头镀银厚度是指整个表面还是指接触部位的接触表面，也容易在具体执行过程中产生异议。尤其是检测机构在抽检检查过程中很难把握。

1.9 国家电网公司开关柜选型及检测规范

在2019年7月，国网公司发布的企业标准Q/GDW11252－2018《12kV高压开关柜选型技术原则和检测技术规范》[8]6.2.2.6条规定，柜内主母线和分支母线连接部位应镀银处理，并配有永久性相色标识。也未规定具体的镀银厚度。

2 国际标准、国家标准及电力行业标准对导体镀银要求的目的

2.1 导体的镀层材质是基于允许发热程度（温升）和温度的耐受性能考虑

在IEC 62271-1[14]，GB/T 11022高压开关设备和控制设备的共用技术要求[9]以及电力行业标准DL/T 593高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求[10]的这几个开关设备的基础标准中对导体的镀层要求基本是一致的，在这些标准中，对于导体表面不同的处理方式是基于长期承载运行电流的主回路导体及连接部位允许发热程度和耐受最高温度的能力角度考虑要求的。

在这些标准中，要求开关设备承载额定电流的主导电回路在正常运行时温升值不得超出下表的规定，在考虑最高环境温度为40℃的情况下，对于滑动连接的触头：裸铜、镀锡、镀银的最高耐受温升分别为：75℃，90℃，105℃。对于固定搭接部位如母线：裸铜、镀锡、镀银其最高耐受温度分别为：90℃，105℃，115℃。说明无论采用何种工艺，最终考核的是温度耐受指标，只要温升不超出温度限值就符合标准规定，而不限制选择哪一种工艺的应用，这符合制定标准的基本原则。在DL/T 1424中也规定了镀银和搪锡两种方式，所以，应该规定最终的功能要求，不宜规定具体的制作要求。

表 允许最高温升及允许最高温度

在新版GB/T 11022－2020中，已经按照IEC 62271-1：2017的修订，将镀银处理的触头温升限值由65K提高到了75K，与固定搭接处的镀银母排一致，这是考虑到铜材镀银的耐受温度不管是动接触还是静接触其耐热能力是一样的；由于最新发布的DL/T 404－2018《3.6～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》[11]中引用的标准仍是DL/T 593－2016的温升限值条款，所以目前电力行业还没有按最新的标准放宽这一限值。

对于接地开关，由于不存在长期承受额定电流的情况，因此，表面镀层的要求对其不适用，仅为了防止铜材表面氧化，一般采用镀锡处理即可，也无需规定镀层厚度。

2.2 标准对镀层质量的要求是基于使用后不得裸露规定的

由于镀层的质量不仅与厚度有关而且与镀层的附着力，镀层的硬度，镀层的光洁度以及镀层基体有关，但是标准中不宜规定如何制作，而是按照最后实际功能考核镀层的附着力的。这些标准要求在开关完成规定的开断关合试验、短时耐受电流试验、机械寿命试验等对镀层有磨损的相关试验后，有镀层的触头在接触区有连续的镀层，否则按照裸露的要求考核。

如国网公司要求手车式开关柜的可移开部件，按照DL/T 486[12]中隔离开关的M1级要求，需要承受推进抽出3000次的机械操作试验，在这些试验结束后，触头的镀层就不能裸露。如果裸露就按裸铜的温升限值考核，所以，如果有镀层时温升的裕度很大，并符合裸铜的温升要求，从标准要求来讲，即使裸铜也是符合标准要求的。

如果不考虑最终功能的要求，而是直接规定镀层厚度或镀层材质，其实就是限制了适合工艺的应用，也不利于最优化的性能成本设计，而且也不能确定符合最终质量要求。

3 结束语

由于“导电回路”涵盖的概念太宽泛，如主回路、接地回路、辅助回路、控制回路甚至金属框架都属于导电回路，所以，标准术语中没有对导电回路有具体的定义。

针对开关设备，按照GB/T 2900.20电工术语[13]，有“导电部件”的定义，为：能导电但不一定需要承载工作电流的部件。

针对开关设备，GB/T 2900.20有“主回路”的定义，即：传送电能的开关回路中所有导电部分。

因此，对镀层的要求，准确描述应该是针对“主回路导电部件的连接部位”。

而主回路导电部件的连接部位又分为固定连接和滑动连接，又各自分为使用在户内和户外环境。

导体部件的连接部位的镀层是为了保护导体不被空气氧化腐蚀，对于持续承载较大电流的导体由于发热温升较高，镀层宜选择耐热性能高一点的银质材料，对于小电流导体连接，由于发热较小可以选择镀锡，具体要由温升试验的结果来确定。

导电部件的固定连接部位由于不存在滑动磨损，镀层选择2～3μm已经足够，且一般应该选择镀锡，如果采用镀锡工艺，一方面可以限制导体的温升不超过更严苛的镀锡的限值，可以减少导体发热，另一方面加工制造也比较方便，因为，固定连接都是比较长的母排连接，很难在连接处做局部镀银，如果镀锡就可以整体电镀。

主回路导体的触头连接由于存在滑动磨损，其镀层需要有一定的厚度和硬度，而且具有一定的附着力，其镀层的质量要通过要求的滑动机械寿命操作检验，寿命后镀层不能裸露其基体，如果裸露则按裸露的要求考核其温升值。

户外连接的导体由于环境影响较大，可以适当增加镀层厚度，但也应该按照机械及环境的试验结果来确定。

触头的镀层要求主要是其接触面，其他非接触面只需覆盖即可，甚至可以涂绝缘的黑漆以提高散热性能。

实际上从允许温升的角度看来，裸铜是最严苛的，其次为镀锡，最后为镀银。从性能成本综合考虑，其实镀锡是性价比最高的。

如果单独考虑要求镀银，实际上就是允许有较高的温升和发热，对于节能减排实际也是不利的。

接地开关由于不持续承载额定电流，只承载短时耐受电流，所以，裸铜即可，或镀锡处理以保护导体不被空气氧化，完全没有必要镀银。