- 電氣設(shè)備接觸電阻的存在機(jī)制
- 接觸電阻的解決措施
- 采用在銅觸頭鍍銀或錫等抗氧化性較強(qiáng)的金屬
- 及時(shí)清除接觸處的氧化層
- 采用使動(dòng)靜觸頭的接觸面產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)的設(shè)備
如果不有效地去除這些物質(zhì)的影響，勢必在設(shè)備連接處存在接觸電阻，如果此接觸電阻超出一定的數(shù)值，就會(huì)嚴(yán)重降低設(shè)備的載流能力，同時(shí)還會(huì)在電氣設(shè)備連接處產(chǎn)生不允許的熱效應(yīng)，直至產(chǎn)生障礙及事故。有效地降低電力設(shè)備連接處的接觸電阻，使之在可控、在控狀態(tài)下運(yùn)行，是電力生產(chǎn)部門的常設(shè)性工作之一。現(xiàn)將電氣設(shè)備接觸電阻的存在機(jī)制及降低接觸電阻的方法簡介如下，請同行斧正。
電氣設(shè)備接觸電阻的存在機(jī)制
由于運(yùn)行條件的限制，電氣設(shè)備經(jīng)常暴露于空氣中，氧化及大氣污染所產(chǎn)生的電化效應(yīng)是使設(shè)備接觸電阻增大的關(guān)鍵因素。電氣設(shè)備的連接一般采用銅、鋁等金屬材料，其氧化物比它本身的電阻大幾百倍，實(shí)驗(yàn)表明，在40*40mm的純鋁接觸面上，如果存在50埃厚的氧化鋁薄膜，在保持足夠大的接觸壓力，其薄膜已處于臨界變形狀態(tài)，其接觸電阻達(dá)到數(shù)千個(gè)微歐級(jí);在絕緣油中運(yùn)行的電氣設(shè)備觸頭，受絕緣油老化及其他形式的影響，在觸頭表面會(huì)出現(xiàn)由物理、化學(xué)等諸多因素產(chǎn)生的污染薄膜，這種薄膜一旦形成，就會(huì)不斷地使別的接觸點(diǎn)喪失載流能力。
接觸電阻開始緩慢地增加，一旦接觸點(diǎn)減少到某一臨界值，其溫升就會(huì)超過設(shè)備的允許值，進(jìn)一步引起接觸面的氧化，從而使接觸電阻急劇上升，造成惡性循環(huán);受大氣污染的影響，我國不同程度地受到酸雨的危害，研究及資料顯示，酸雨與銅接觸后，會(huì)生成氧化銅、氧化亞銅、硫化銅、硫化亞銅、硫酸銅等化學(xué)物質(zhì)，它不但使接觸處的接觸電阻增大，同時(shí)還會(huì)進(jìn)一步腐蝕接觸面，產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。現(xiàn)分別對接觸面通過長期工作的負(fù)荷電流及短路電流時(shí)，接觸電阻對接觸面的影響情況簡介如下:
1通過長期工作負(fù)荷電流的情況
由于存在媒質(zhì)的散熱因素，在一面散熱一面吸熱的情況下，其溫度上升曲線如圖1所示:起初因溫差小，散熱少，從而造成溫度上升較快;隨著溫差的進(jìn)一步增大，散熱增多，吸熱相對減少，因而溫度上升較緩，當(dāng)溫差增大到單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱等于單位時(shí)間的散熱，達(dá)到熱平衡狀態(tài)時(shí)，溫度達(dá)到一穩(wěn)定值QF。經(jīng)驗(yàn)及資料顯示，接觸點(diǎn)的溫升可以近似用下式估算:
2通過短路電流時(shí)的情況
由于短路電流的時(shí)間很短（其時(shí)間為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加上斷路器動(dòng)作時(shí)間，一般為０.７秒左右），導(dǎo)體所發(fā)熱量來不及向周圍介質(zhì)散發(fā)，其熱量全部集中于接觸點(diǎn)上，造成接觸點(diǎn)的溫度呈幾何級(jí)數(shù)急劇上升，如圖２所示，如果此值大于設(shè)備接觸處材料的短時(shí)發(fā)熱溫度，接觸點(diǎn)將發(fā)生不可逆的損壞過程。以鋁——鋁對接為例，當(dāng)設(shè)備連接處產(chǎn)生200℃以上的高溫時(shí)，將發(fā)生溶焊等事故。
解決措施
1防止氧化膜的產(chǎn)生，采用在銅觸頭鍍銀或錫等抗氧化性較強(qiáng)的金屬，以降低接觸電阻。鋁導(dǎo)線的連接，優(yōu)先采用爆炸壓接等先進(jìn)手段，杜絕氧化層的再產(chǎn)生。
2及時(shí)清除接觸處的氧化層，避免氧化層的再產(chǎn)生。由于鋁在常溫下的氧化時(shí)間極短，所以在進(jìn)行鋁制導(dǎo)線的連接時(shí)，在清除其氧化層后，迅速在表面涂抹中性凡士林，以隔絕氧氣，防止氧化層的再產(chǎn)生。
3在選擇開關(guān)類等設(shè)備時(shí)，盡量采用使動(dòng)靜觸頭的接觸面產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，以便于在觸頭運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生剪切或滑動(dòng)運(yùn)行，使氧化膜破裂。
4采用足夠大的接觸壓力，使氧化膜處于臨界變形狀態(tài)，在氧化膜上產(chǎn)生裂縫和隧道效應(yīng)，但必須適度，否則容易產(chǎn)生永久變形。
5盡量創(chuàng)造條件，使酸雨等物質(zhì)不能直接接觸接觸面，如采用在設(shè)備接觸表面覆蓋熱縮材料，涂抹中性凡士林等憎水性能較強(qiáng)的物質(zhì)，使之不能直接接觸，從而避免酸雨的侵蝕。
6采用物理監(jiān)控手段，及時(shí)對接觸處的溫升作出判斷。如采用熱標(biāo)志元件、示溫涂料等，來判斷接觸處的溫升情況。但存在著譬如不了解與周圍溫度的差別，不能與所通電流相比較，長期使用會(huì)變色脫落，不易發(fā)現(xiàn)初期小的過熱，較小的溫差，受環(huán)境溫度影響較大等缺點(diǎn)，為彌補(bǔ)熱標(biāo)志元件的不足，在有條件的地方發(fā)展帶電測溫、遠(yuǎn)紅外成像測溫等在線監(jiān)控手段，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備接觸處溫升的微小變化。
及時(shí)了解電氣設(shè)備接觸處的接觸電阻，因地制宜地采取有效措施，使之在可控、在控、可允許范圍內(nèi)運(yùn)行，是確保電氣設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要內(nèi)容之一，是電氣工作者所應(yīng)具備的常設(shè)工作。
