觸頭發熱及處理方法

2022-05-18 03:51:13 字數 4641 閱讀 4640

電力系統中電氣裝置與電氣裝置、母線與母線、母線與裝置連線的導體形成可拆卸的電氣觸頭,這種電氣觸頭為數眾多,實際執行中經常遇到電氣觸頭過熱,因發現和處理不及時而燒毀裝置,引起事故,中斷供電,給電力系統安全生產、經濟執行、可靠供電、優質服務造成重大損失。

電氣觸頭過熱的原因很多,大多是電氣觸頭緊韌體在設計、製造、安裝連線方面存在缺陷,導致觸頭處散熱條件不好產生過熱問題。目前電氣觸頭都是採用普通螺栓連線,正是用普通螺栓連線存在許多習慣性錯誤,而導致電氣觸頭過熱。

對電氣觸頭的連線進行了深入分析,提出了電氣觸頭不過熱四大原則;進而根據這四大原則,分析了普通螺栓緊固電氣觸頭時存在的問題;並且著重介紹了解決這些問題的方法和根據四大原則而設計的專利緊韌體。

1電氣觸頭不過熱四大原則

電氣觸頭是通過導體連線而成並起導流作用,在電力系統中存在著各種各樣的電氣裝置都需要電氣觸頭進行連線,但是在電氣觸頭處會存在一定的接觸電阻,電流流過觸頭時會消耗一部份電能,這部分電能轉化成熱能而引起觸頭發熱,觸頭溫度隨之公升高直到發熱跟散熱達到平衡。觸頭相對環境溫度的溫公升取決於發熱量的大小和散熱條件的好壞,在散熱條件基本一致的情況下,發熱量越大,溫公升就越高,觸頭受到腐蝕和材質疲勞等損害就越嚴重,當觸頭的溫度超過最高允許溫度時甚至更高時,出現過熱情況,觸頭會在短時間內嚴重受損出現絕緣破壞、燒毀斷裂等情況引起事故而中斷供電。

觸頭的接觸電阻是由組成電氣觸頭的兩導體接觸面接觸而形成的,取決於兩導體直接接觸的載流面積、接觸面受到的壓力以及接觸面的腐蝕程度。因此,通過長期的工作實踐 ,對電氣觸頭過熱問題進行深入觀察和分析,提出要使電氣觸頭不過熱,設計、製造和安裝電氣觸頭時應考慮以下四大原則。

1) 電氣觸頭的有效載流截面積是基礎。所謂有效載流截面積,是指有足夠壓力作用下電氣觸頭的接觸面積。導體的載流量與導體的截面積密切相關,作為導流的電氣觸頭,其不過熱的載流量也取決於其載流截面積。

2) 電氣觸頭的壓力是關鍵。電氣觸頭表面並非絕對平整,從微觀角度看仍然凹凸不平, 接觸面只有在足夠壓力作用下才能使凹凸面都有效接觸,否則壓力不夠,接觸面有效載流面減小而增加了接觸電阻。

3) 電氣觸頭的防腐蝕很重要。接觸面若受熱氧化腐蝕,其電阻率會增大從而增加接觸電阻。

4) 電氣觸頭及緊韌體材質疲勞。執行中觸頭長期受熱,電氣觸頭和緊韌體的機械強度會逐漸減弱,使接觸面壓力減小,從而導致有效載流面積減小,接觸電阻增加。

為使電氣觸頭不過熱,以上四大原則需要綜合考慮,缺一不可。專利緊韌體新產品的技術核心正是根據這四大原則而設計的。

電氣觸頭過熱問題一直困擾電力執行部門,影響電力供電的可靠性和系統的安全執行, 解決電氣觸頭過熱問題是供電部門的一大宿願。綜上所述,專利緊韌體緊緊結合電氣觸頭不過熱的四大原則,有針對性地進行優化技術改進,增大了電氣觸頭的有效載流面積和壓力, 採用內凹式螺帽,既維持壓力,又增強了電氣觸頭的抗疲勞能力,兩方面的改進減小了接觸電阻,減小觸頭執行時的溫公升而緩解了觸頭的腐蝕,解決了普通螺栓緊固的觸頭在執行時存在的所有問題。這樣就能有效避免電氣觸頭過熱及其引起的事故和供電中斷,提高了供電的可靠性和系統執行的安全性。

雖然生產專利緊韌體所需的成本相對普通螺栓而言增加了一些 ,但是其帶來的執行維護費用和事故停電造成損失大大減少。

試驗測試和實際執行表明,該專利緊韌體能有效避免普通螺栓緊固電氣觸頭出現的過熱問題 ,對提高電氣裝置的安全經濟執行有很大的作用,可在電力系統大力推

一、電弧放電的特徵和危害

二、電弧的形成

弧柱中自由電子的主要**

電弧形成的過程

三、電弧的熄滅

電弧的去游離形式

影響去游離的因素

1. 電弧的概念

當開關電器開斷電路時,電壓和電流達到一定值時,觸頭

剛剛分離後,觸頭之間就會產生強烈的白光,稱為電弧。

2.電弧的本質

電弧的實質是一種氣體放電現象。

3. 電弧放電的特徵

(1)電弧由三部分組成。包括陰極區、陽極區和弧柱區。

(2)電弧溫度很高。

(3)電弧是一種自持放電現象。

(4)電弧是一束游離的的氣體。

4. 電弧的危害

(1)電弧的存在延長了開關電器開斷故障電路的時間,加重了電力系統短路故障的危害。

(2)電弧產生的高溫,將使觸頭表面熔化和蒸化,燒壞絕緣材料。對充油電氣裝置還可能引起著火、**等危險。

(3)由於電弧在電動力、熱力作用下能移動,很容易造成飛弧短路和傷人,或引起事故的擴大。

電弧的形成—弧柱中自由電子的主要**(1)

(1)熱電子發射

當斷路器的動、靜觸頭分離時,觸頭間的接觸壓力及接觸面積逐漸縮小,接觸電阻增大,使接觸部位劇烈發熱,導致陰極表面溫度急劇公升高而發射電子 ,形成熱電子發射。

(2)強電場發射

開關電器分閘的瞬間,由於動、靜觸頭的距離很小,觸頭間的電場強度就非常大 ,使觸頭內部的電子在強電場作用下被拉出來 ,就形成強電場發射。

(3)碰撞游離

從陰極表面發射出的電子在電場力的作用下高速向陽極運動,在運動過程中不斷地與中性質點(原子或分子)發生碰撞。當高速運動的電子積聚足夠大的動能時,就會從中性質點中打出乙個或多個電子,使中性質點游離,這一過程稱為碰撞游離。

(4)熱游離

弧柱中氣體分子在高溫作用下產生劇烈熱運動,動能很大的中性質點互相碰撞時,將被游離而形成電子和正離子,這種現象稱為熱游離。弧柱導電就是靠熱游離來維持的。

斷路器斷開過程中電弧是這樣形成的。觸頭剛分離時突然解除接觸壓力,陰極表面立即出現高溫熾熱點,產生熱電子發射;同時,由於觸頭的間隙很小,使得電壓強度很高,產生強電場發射。從陰極表面逸出的電子在強電場作用下,加速向陽極運動,發生碰撞游離,導致觸頭間隙中帶電質點急劇增加,溫度驟然公升高,產生熱游離並且成為游離的的主要因素,此時,在外加電壓作用下,間隙被擊穿,形成電弧。

電弧的去游離過程包括復合和擴散兩種形式。

1. 復合

復合是正、負帶電質點相互結合變成不帶電質點的現象。由於弧柱中電子的運動速度很快,約為正離子的1000倍,所以電子直接與正離子復合的機率很小。一般情況下,先是電子碰撞中性質點時,被中性質點捕獲變成負離子,然後再與質量和運動速度相當的正離子互相吸引而接近,交換電荷後成為中性質點。

還有一種情況就是電子先被固體介質表面吸附後,再被正離子捕獲成為中性質點。

2. 擴散

擴散是弧柱中的帶電質點逸出弧柱以外,進入周圍介質的現象。擴散有三種形式:

(1)溫度擴散,由於電弧和周圍介質間存在很大溫差,使得電弧中的高溫帶電質點向溫度低的周圍介質中擴散,減少了電弧中的帶電質點;

(2)濃度擴散,這是因為電弧和周圍介質存在濃度差,帶電質點就從濃度高的地方向濃度低的地方擴散,使電弧中的帶電質點減少;

(3)利用吹弧擴散,在斷路器中採用高速氣體吹弧,帶走電弧中的大量帶電質點,以加強擴散作用。

電弧的熄滅— 影響去游離的因素…(1)

1. 電弧溫度

電弧是由熱游離維持的,降低電弧溫度就可以減弱熱游離,

減少新的帶電質點的的產生。同時,也減小了帶電質點的運動

速度,加強了復合作用。通過快速拉長電弧,用氣體或油吹動

電弧,或使電弧與固體介質表面接觸等,都可以降低電弧的溫

度。 2.介質的特性

電弧燃燒時所在介質的特性在很大程度上決定了電弧中去

游離的強度,這些特性包括:導熱係數、熱容量、熱游離溫

度、介電強度等。若這些引數值大,則去游離過程就越強,電

弧就越容易熄滅。

3. 氣體介質的壓力

氣體介質的壓力對電弧去游離的影響很大。因為,氣體的壓力越大,電弧中質點的濃度就越大,質點間的距離就越小,復合作用越強,電弧就越容易熄滅。在高度的真空中,由於發生碰撞的機率減小,抑制了碰撞游離,而擴散作用卻很強。

因此,真空是很好的滅弧介質。

4. 觸頭材料

觸頭材料也影響去游離的過程。當觸頭採用熔點高、導熱能力強和熱容量大的耐高溫金屬時,減少了熱電子發射和電弧中的金屬蒸汽,有利於電弧熄滅。

除了上述因素以外,去游離還受電場電壓等因素的影響。

在交流電路中,電流瞬時值隨時間變化,因而電弧的溫

度、直徑以及電弧電壓也隨時間變化,電弧的這種特性稱為

動特性。由於弧柱的受熱公升溫或散熱降溫都有一定過程,跟

不上快速變化的電流,所以電弧溫度的變化總滯後於電流的

變化,這種現象稱為電弧的熱慣性。

經過對圖2-2的分析,可見交流電弧在交流電流自然過零

時將自動熄滅,但在下半周隨著電壓的增高,電弧又重燃。

如果電弧過零後,電弧不發生重燃,電弧就此熄滅

弧隙介質能夠承受外加電壓作用而不致使弧隙擊穿的電壓稱為弧隙的介質強度。當電弧電流過零時電弧熄滅,而弧隙的介質強度要恢復到正常狀態值還需一定的時間,此恢復過程稱之為弧隙介質強度的恢復過程,以耐受的電壓uj(t)表示。

電流過流前,弧隙電壓呈馬鞍形變化,電壓值很低,電源

電壓的絕大部分降落**路和負載阻抗上。電流過零時,弧隙

電壓正處於馬鞍形的後蜂值處。電流過零後,弧隙電壓從後蜂

值逐漸增長,一直恢復到電源電壓,這一過程中的弧隙電壓稱

為恢復電壓,其電壓恢復過程以uhf(t)表示。

電壓恢復過程與線路引數、負荷性質等有關。受線路引數

等因素的影響,電壓恢復過程可能是週期性的變化過程,也可

能是非週期性的變化過程。

短弧原理滅弧滅弧裝置是乙個金屬柵滅弧罩,利用將電弧分為多個串聯的短弧的方法來滅弧。由於受到電磁力的作用,電弧從金屬柵片的缺口處被引入金屬柵片內,一束長弧就被多個金屬片分割成多個串聯的短弧。如果所有串聯短弧陰極區的起始介質強度

或陰極區的電壓降的總和永遠大於觸頭間的外施電壓,電弧就不再重燃而熄滅。採用缺口鐵質柵片,是為了減少電弧進入柵片的阻力,縮短燃弧時間。

電氣觸頭發熱及處理方法

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