貴州吉兆電氣工程技術(shù)有限公司
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建筑電氣工程中導(dǎo)線連接器與應(yīng)用!
建筑電氣配電線路的分支線路及插座、燈具、吊扇等末端設(shè)備安裝工程中,需完成大量6mm2及以下截面導(dǎo)線的接續(xù)、分線、T接工作。長(zhǎng)期以來,國(guó)內(nèi)針對(duì)上述細(xì)導(dǎo)線的電氣連接有:“絞接+涮錫+絕緣膠帶包覆”工藝和安全壓線帽連接工藝,電氣工程技術(shù)但其連接工藝無法滿足日后線路維護(hù)的需要,相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)成熟的細(xì)導(dǎo)線連接工藝,已明顯落后,致使線路故障與事故率明顯高于發(fā)達(dá)國(guó)家(中國(guó)電氣火災(zāi)發(fā)生率是美國(guó)的4~5倍),因此有必要向國(guó)內(nèi)電氣安裝行業(yè)推廣相關(guān)導(dǎo)線連接工藝,并規(guī)范其應(yīng)用方法,以期提高我國(guó)細(xì)導(dǎo)線連接工藝與工程施工質(zhì)量水平,降低工時(shí)消耗,縮減人工成本。
1 錫焊連接的問題
除了在20世紀(jì)80年代出版的《建筑電氣安裝工程圖集》[1]施工?材料卷第一集中,對(duì)導(dǎo)線連接工藝有過描述外,國(guó)內(nèi)現(xiàn)行施工或驗(yàn)收規(guī)范中,并未對(duì)建筑電氣工程中細(xì)導(dǎo)線連接工藝進(jìn)行明文規(guī)定,但“絞接+涮錫+絕緣膠帶包覆”的做法,似乎已成為約定俗成或不言而喻的“標(biāo)準(zhǔn)”做法,并被廣大工程建設(shè)單位廣泛使用。但是,采用錫焊工藝進(jìn)行導(dǎo)線連接存在以下問題:
?。?)與GB16895.6-2000(idt等同IEC60364-5-52:1993《建筑物電氣裝置第5部分:電氣設(shè)備的選擇和安裝第52章:布線系統(tǒng)》)[2]第526條規(guī)定不符,第526條規(guī)定:“……所有接頭應(yīng)易于檢查、測(cè)試和維護(hù)。除通信線路外,宜避免使用焊接”;
?。?)需要輔助材料與工具(烙鐵、錫鍋、焊錫、阻焊劑、絕緣膠帶等);
?。?)需要現(xiàn)場(chǎng)加熱條件(明火、電);
(4)焊接煙氣污染工作環(huán)境;
?。?)受操作人員技能和施工條件影響,接點(diǎn)質(zhì)量一致性差,有虛焊與假焊隱患;
?。?)導(dǎo)線絕緣層受焊接高溫影響而損壞;
?。?)因接點(diǎn)位置帶來的操作困難與危險(xiǎn)(例如高舉熔融焊錫的操作)。
除技術(shù)因素外,從經(jīng)濟(jì)效益方面衡量,錫焊工藝的最大問題是:工作效率低、工時(shí)成本高,直接影響工程造價(jià)和施工企業(yè)利潤(rùn)。如果由于趕工期、圖省事,在導(dǎo)線連接環(huán)節(jié)只扭絞、不焊錫,則形成了安全隱患(包裹絕緣膠布后不易于檢查,不能判斷是否進(jìn)行了焊接)。
2 導(dǎo)線連接器
歐美國(guó)家使用“導(dǎo)線連接器”的歷史可追溯到20世紀(jì)20年代,電氣工程技術(shù)使用導(dǎo)線連接器不僅實(shí)現(xiàn)高可靠的電氣連接,而且由于不借助特殊工具、可完全徒手操作,使安裝過程十分快捷、高效,平均每個(gè)電氣連接耗時(shí)僅10s,為傳統(tǒng)焊錫工藝的三百分之一。到20世紀(jì)40年代,導(dǎo)線連接器已全面替代“焊錫+膠帶”工藝,并廣泛應(yīng)用于建筑電氣工程中。
2.1 導(dǎo)線連接器的分類
民用建筑電氣工程中所使用的導(dǎo)線連接器屬于“家用和類似用途低壓電路用的連接器件”,根據(jù)GB13140.1-2008/IEC60998-1:2002《家用和類似用途低壓電路用的連接器件第1部分:通用要求》[3],此類連接器分為3類。
?。?)螺紋型連接器
符合GB13140.2-2008/IEC60998-2-1:2002《家用和類似用途低壓電路用的連接器件第2部分:作為獨(dú)立單元的帶螺紋型夾緊件的連接器件的特殊要求》[4]。根據(jù)線徑選擇適當(dāng)?shù)奶坠埽ㄐ荆?,通過擰緊一側(cè)的螺釘產(chǎn)生壓力,將多根導(dǎo)線擠壓在套管內(nèi),安裝絕緣罩(也采用螺紋連接)后即形成完整的電氣連接。
螺紋型連接器,需要特別指出的是:螺紋型連接器不適用于直接連接經(jīng)焊錫處理的多股軟導(dǎo)線。因熱脹冷縮和焊錫的蠕變特性(錫鉛合金的熱膨脹系數(shù)——25,是銅膨脹系數(shù)——17的1.47倍),在螺紋型連接器的夾緊件與焊錫的多股導(dǎo)線末端之間會(huì)出現(xiàn)微小間隙。螺紋型連接器的夾緊件不能補(bǔ)償這種間隙,會(huì)導(dǎo)致接觸不良。因此,GB/T14048.7/IEC60947-7-1《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備輔助器件銅導(dǎo)體的接線端子排》第7.1.1條的注規(guī)定:“螺紋型夾緊件不適用于連接末端焊錫的軟導(dǎo)線?!盙B2099.1/IEC60884-1,E3.1《家用和類似用途插頭插座第1部分:通用要求》[6]第12.1.1條規(guī)定:“可拆線固定式插座……如果使用預(yù)錫焊的軟線,應(yīng)注意在螺紋型接線端里,預(yù)錫焊區(qū)應(yīng)處于按正常使用連接時(shí)的夾緊區(qū)外側(cè)?!?/p>
(2)無螺紋型連接器符合GB13140.3-2008/IEC60998-2-2:2002《家用和類似用途低壓電路用的連接器件第2部分:作為獨(dú)立單元的帶無螺紋型夾緊件的連接器件的特殊要求》[7]。通過簧片、彈簧或凸輪機(jī)構(gòu)等構(gòu)成的“無螺紋型夾緊部件”(如圖2所示),對(duì)被連接導(dǎo)線產(chǎn)生接觸力,實(shí)現(xiàn)電氣連接。
此類連接器也被稱為:“插接式連接器”或“推線式連接器”,按連接導(dǎo)線連接能力(同時(shí)連接導(dǎo)線的根數(shù)),無螺紋型連接器可分2孔~8孔等多種規(guī)格,并有“并插”與“對(duì)插”之分。
需要說明的是:無螺紋型導(dǎo)線連接器本身是參與導(dǎo)電的,因此有載流量限制,選用時(shí)應(yīng)注意與被連接導(dǎo)線匹配,否則可能因過載而損壞。
?。?)扭接式連接器
符合GB13140.5-2008/IEC60998-2-4:2004《家用和類似用途低壓電路用的連接器件第2部分:扭接式連接器件的特殊要求》。導(dǎo)體間接觸力來自絕緣外殼及內(nèi)嵌的圓錐形螺旋鋼絲。連接器旋轉(zhuǎn)過程中,方截面鋼絲的棱線會(huì)在導(dǎo)體表面形成細(xì)小刻痕,并使導(dǎo)線形成扭絞狀態(tài),同時(shí)圓錐形螺旋鋼絲產(chǎn)生擴(kuò)張趨勢(shì),對(duì)導(dǎo)線施加足夠壓力。因外形與使用方式類似機(jī)械設(shè)備中的“帽形螺母”,此類連接器又被稱為“接線帽”。
扭接式連接器在電氣連續(xù)、機(jī)械強(qiáng)度、絕緣防護(hù)方面都優(yōu)于焊接工藝,且完全徒手操作(如果使用螺母套筒等輔助工具可進(jìn)一步提高工效),施工方便、高效。在其90多年(發(fā)明zhuanli注冊(cè)于1920年)的發(fā)展歷程中,逐漸形成了滿足不同需求的多種形式。
區(qū)別于螺紋型和非螺紋型連接器,扭接式連接器只對(duì)導(dǎo)線提供握持力,本身并不參與導(dǎo)電,早期的扭接式連接器甚至完全用陶瓷制造,因此連接器不存在載流量指標(biāo)。安裝扭接式連接器時(shí),無需對(duì)被連接導(dǎo)線進(jìn)行預(yù)扭絞,只需按要求將剝除絕緣層的導(dǎo)線并齊,套上連接器旋轉(zhuǎn),當(dāng)連接器外部導(dǎo)線也出現(xiàn)扭絞狀態(tài)時(shí),就完成了可靠連接。
實(shí)驗(yàn)證明:同樣連接2根AWG12銅導(dǎo)線(等效截面積3.3mm2),采用扭接式連接器連接的抗拉強(qiáng)度達(dá)79.8kg,是錫焊抗拉強(qiáng)度(25.8kg)的3倍;接點(diǎn)電阻為3.1mΩ,比錫焊接點(diǎn)電阻(4mΩ)降低了22.5%.
2.2 不同連接器的特點(diǎn)比較
下表是不同連接器的橫向?qū)Ρ?。由于“扭接式”和“無螺紋型”連接器優(yōu)點(diǎn)突出,成為全球建筑電氣低壓配電系統(tǒng)與電器設(shè)備中用量最多、用途最廣的導(dǎo)線接續(xù)裝置。
3 關(guān)于“安全壓線帽”
《建筑電氣安裝工程圖集》中描述了“安全壓線帽”(俗稱“奶嘴”)的選型數(shù)據(jù)與使用方法,目前在建筑電氣工程中也在使用,但除GB13140外,在其它中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)中,都沒有對(duì)此類導(dǎo)線連接裝置的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),僅在美國(guó)UL486C[9]中涉及此類連接器。
除產(chǎn)品不能根據(jù)國(guó)家或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)出具檢測(cè)報(bào)告外,壓線帽還存在以下需注意的問題:
(1)需使用專用工具安裝,以確保壓緊力和成品一致性,否則易出現(xiàn)壓不緊、易脫落現(xiàn)象;
(2)適合家電、燈具等生產(chǎn)線固定工位裝配(因電氣規(guī)范要求改變,美國(guó)在燈具生產(chǎn)中已不再使用);
?。?)一次使用,一旦安裝,不能拆卸,因此不滿足檢修要求;
(4)工效不高。因此,筆者不建議在建筑電氣國(guó)內(nèi)工程中使用此類連接器。
4 典型應(yīng)用
4.1 導(dǎo)線接續(xù)、T接和分線
在導(dǎo)線敷設(shè)過程中,導(dǎo)線連接器廣泛應(yīng)用于建筑電氣低壓配電分支(末端)線路的接續(xù)、分線、T接。尤其當(dāng)分線盒設(shè)置在天花板等高處時(shí),采用導(dǎo)線連接器代替錫焊,能有效減少施工過程中使用高溫焊錫帶來的危險(xiǎn),而且提高了工效、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
4.2 插座接線
在安裝插座時(shí),如果利用插座接線端子轉(zhuǎn)接PE線,電氣工程技術(shù)又出現(xiàn)接觸不良時(shí),則故障點(diǎn)下游插座都將失去PE線保護(hù)。為避免此類安全隱患,正規(guī)做法都是采用“爪形”(俗稱:雞爪)接線工藝。采用導(dǎo)線連接器代替錫焊,實(shí)現(xiàn)了安全、高效、省空間、便檢修等目的。出于同樣安全性、可靠性、維護(hù)性的考慮,建議插座的L線與N線采用同樣工藝連接。
4.3 電器設(shè)備安裝
導(dǎo)線連接器被廣泛應(yīng)用于燈具、吊扇等電器設(shè)備的接線環(huán)節(jié)中。為了便于用戶安裝,很多歐美品牌的燈具產(chǎn)品中,都將導(dǎo)線連接器與安裝用螺釘螺母一樣看待,將其作為標(biāo)準(zhǔn)附件配套在燈具中,用戶無需再單獨(dú)購(gòu)買。
5 結(jié)束語(yǔ)
中國(guó)第一顆原子彈爆炸(1964年10月16日)比美國(guó)(1945年7月16日)晚了20年,中國(guó)首次載人航天(2003年10月15日)比美國(guó)(1962年2月20日)晚了40年。相比之下,技術(shù)含量并不高的建筑電氣導(dǎo)線連接工藝,中國(guó)比美國(guó)落后了至少70年。
為了盡快改變這種現(xiàn)狀,新版《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50303,將對(duì)導(dǎo)線連接器的應(yīng)用提出要求;中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)編制的CAS212-2013《住宅裝修工程電氣及智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工與驗(yàn)收規(guī)范》,已對(duì)導(dǎo)線連接器在家裝工程中的使用提出了要求;中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)正在編制《建筑電氣細(xì)導(dǎo)線連接器應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》,將面向一線工程人員,對(duì)導(dǎo)線連接器的選型、使用與質(zhì)檢提出更具可操作性的要求。相信在不久的將來,導(dǎo)線連接器將為我國(guó)建筑電氣工程發(fā)揮其應(yīng)有的作用。