谈电气触头发热及处理方法

[09-12 00:00:20]   来源:http://www.88dzw.com  电气技术   阅读:8892

文章摘要:电力系统中电气设备与电气设备、母线与母线、母线与设备连接的导体形成可拆卸的 电气触头,这种电气触头为数众多,实际运行中经常遇到电气触头过热,因发现和处理不及 时而烧毁设备,引起事故,中断供电,给电力系统安全生产、经济运行、可靠供电、优质服 务造成重大损失。 电气触头过热的原因很多,大多是电气触头紧固件在设计、制造、安装连接方面存在缺 陷,导致触头处散热条件不好产生过热问题。目前电气触头都是采用普通螺栓连接,正是用 普通螺栓连接存在许多习惯性错误,而导致电气触头过热。 对电气触头的连接进行了深入分析,提出了电气触头不过热四大原则;进而根据 这四大原则,分析了普通螺栓紧固电气触头时存在的问题;并且

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电力系统中电气设备与电气设备、母线与母线、母线与设备连接的导体形成可拆卸的 电气触头,这种电气触头为数众多,实际运行中经常遇到电气触头过热,因发现和处理不及 时而烧毁设备,引起事故,中断供电,给电力系统安全生产、经济运行、可靠供电、优质服 务造成重大损失。
  电气触头过热的原因很多,大多是电气触头紧固件在设计、制造、安装连接方面存在缺 陷,导致触头处散热条件不好产生过热问题。目前电气触头都是采用普通螺栓连接,正是用 普通螺栓连接存在许多习惯性错误,而导致电气触头过热。
  对电气触头的连接进行了深入分析,提出了电气触头不过热四大原则;进而根据 这四大原则,分析了普通螺栓紧固电气触头时存在的问题;并且着重介绍了解决这些问题的 方法和根据四大原则而设计的专利紧固件。 
1.电气触头不过热四大原则
  电气触头是通过导体连接而成并起导流作用,在电力系统中存在着各种各样的电气设备都 需要电气触头进行连接,但是在电气触头处会存在一定的接触电阻,电流流过触头时会消耗 一部份电能,这部分电能转化成热能而引起触头发热,触头温度随之升高直到发热跟散热达 到平衡。触头相对环境温度的温升取决于发热量的大小和散热条件的好坏,在散热条件基本 一致的情况下,发热量越大,温升就越高,触头受到腐蚀和材质疲劳等损害就越严重,当触 头的温度超过最高允许温度时甚至更高时,出现过热情况,触头会在短时间内严重受损出现 绝缘破坏、烧毁断裂等情况引起事故而中断供电。
  触头的接触电阻是由组成电气触头的两导体接触面接触而形成的,取决于两导体直接接 触的载流面积、接触面受到的压力以及接触面的腐蚀程度。因此,通过长期的工作实践 ,对电气触头过热问题进行深入观察和分析,提出要使电气触头不过热,设计、制造和安装 电气触头时应考虑以下四大原则。
  1) 电气触头的有效载流截面积是基础。所谓有效载流截面积,是指有足够压力作用下电 气触头的接触面积。导体的载流量与导体的截面积密切相关,作为导流的电气触头,其不过 热的载流量也取决于其载流截面积。
  2) 电气触头的压力是关键。电气触头表面并非绝对平整,从微观角度看仍然凹凸不平, 接触面只有在足够压力作用下才能使凹凸面都有效接触,否则压力不够,接触面有效载流面 减小而增加了接触电阻。
  3) 电气触头的防腐蚀很重要。接触面若受热氧化腐蚀,其电阻率会增大从而增加接触电 阻。
  4) 电气触头及紧固件材质疲劳。运行中触头长期受热,电气触头和紧固件的机械强度会 逐渐减弱,使接触面压力减小,从而导致有效载流面积减小,接触电阻增加。
  为使电气触头不过热,以上四大原则需要综合考虑,缺一不可。专利紧固件新产品的技 术核心正是根据这四大原则而设计的。 
2.普通螺栓紧固电气触头的问题
  根据电气触头不过热的四大原则分析普通螺栓在紧固电气触头时,存在以下问题:
  1) 普通螺栓紧固电气触头时所形成的有效载流截面积不足。
  电气触头的有效载流面积应是在足够的压力直接作用下的电气触头导体的面积。实际有 效载流截面积就是螺帽压紧触头导体处的面积及螺帽表面的截面积。普通螺栓紧固电气触 头时,因螺帽外径小,所以造成电气触头的有效载流截面积不足;若在螺帽下加装弹垫(弹 垫外径小于螺帽外径),紧固时螺帽施加的力作用在弹垫上,弹垫作用在平垫上的面积就是 弹垫受力侧的面积,实际直接着力于触头上的面积等于弹垫受力侧的面积,即为有效载流面 积,其有效载流截面积更小。
  以M12普通螺栓为例,螺帽的受力侧的面积为140 mm2,弹垫受力侧的面积为130 mm2。 这是按照触头螺孔径13 mm计算出来的,若现场加工不精确使螺孔不规则,其有效载流面积 将更小。若用M12螺栓连接150 mm2电缆接线端,则形成的触头小于电缆截面积,当大电流 通过该触头时,由于截面积小、电流密度大而极易造成触头过热而引发事故。就是小电流流 过时,此类电气触头发热量大,增加线损,很不经济。再如,以4个M12普通螺栓紧固80×8 母排,触头的有效载流面积为4×130 mm2=520 mm2,明显小于母排的载流面积640 mm 2。

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