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供配電線路連接工藝的改進 - 無圖版
ckluo --- 2009-04-01 13:34:53
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0、引言
眾所周知，接觸電阻廣泛存在于電氣導線的連接處和電氣控制設(shè)備的觸點接觸面。接觸電阻一般在微歐到幾歐姆之間，往往被忽略。雖在單個導線連接點處，接觸電阻較小，但在整個供配電系統(tǒng)中，由于連接點數(shù)目眾多，接觸電阻所消耗的電能累計較大。同時供配電導線的接頭處存在易發(fā)熱、易腐蝕、接觸電阻變化大等問題也長期困擾電力系統(tǒng)，一直沒能得到很好的解決。在電網(wǎng)正常運行中，因接頭發(fā)熱造成接頭熔斷或火災(zāi)，甚至使供電中斷的事故，屢見不鮮。
1、接觸電阻的產(chǎn)生機理
圖1 電流流過接觸面微觀示意圖
由于受到機械加工工藝的限制，不可能將電能傳輸導線和觸點接觸面加工得非常光潔，在顯微鏡下觀察連接導體接觸點的表面，能觀察到5~10μm的凸起，如圖1所示。所接觸的兩金屬表面并不是整個接觸面的接觸，而是散布在接觸面上一些
點的接觸，致使實際接觸面積小于理論面積。實際接觸面可分為兩部分：
(1)真實金屬與金屬直接接觸部分，即金屬間無過渡電阻的接觸微點，亦稱接觸斑點，它是由接觸壓力或熱作用破壞介面膜后形成的，約占實際接觸面積的5％~10％。
(2)通過接觸接口污染薄膜后相互接觸的部分。因為任何金屬都有返回原氧化物狀態(tài)的傾向。實際上，在大氣中是不存在真正潔凈的金屬表面，即使很潔凈的金屬表面，一旦暴露在大氣中，便會很快生成幾微米的初期氧化膜層。例如銅只要
2~3min，鎳約30min，鋁僅需2~3s，其表面便可形成厚度約2μm的氧化膜層。即使特別穩(wěn)定的貴重金屬，其表面也會形成一層有機氣體吸附膜。此外，大氣中的塵埃等也會在接觸件表面形成沉積膜。綜上所述，真正的接觸電阻大小應(yīng)由以下
幾部分組成：
(1)集中電阻Rc，即電流通過實際接觸面時，由于電流線收縮顯示出來的電阻。
(2)膜層電阻Rf，由接觸表面膜層及其它污染物所構(gòu)成的膜層電阻。
(3)導體電阻Rp，實際測量電連接器接觸件的接觸電阻時，都是在接點引出端進行的，故實際測得的接觸電阻還包含接觸表面以外接觸件和引出導線本身的導體電阻。其大小主要取決于金屬材料本身的導電性能，它與周圍環(huán)境溫度的關(guān)系可用
溫度系數(shù)來表征。
在實際測量接觸電阻時，常使用按開爾文電橋四端子法原理設(shè)計的接觸電阻測試儀(毫歐計)，其專用夾具夾在被測接觸件端接部位兩端，故實際測量的總接觸電阻R為：R=Rc+Rf+Rp。
2、電路連接工藝現(xiàn)狀分析
常用的金屬導體有銀、銅、鋁、錫、鋼等。由于任何金屬導體自身都有一定的電阻，其電阻與其本身的電阻率和平均溫度系數(shù)有關(guān)，且有相應(yīng)的熔點。對于電氣接頭類的純電阻設(shè)備來說，根據(jù)R=ρl/s和Q=I2R t，可以計算出導體的電阻及電流流過導體時的發(fā)熱量；當電氣接頭的接觸電阻由于某種因素使導線接頭處產(chǎn)生接觸不良時，會造成局部電阻過大。其供配電線路發(fā)生接觸電阻過大的主要原因有：
(1)導線連接處的表面氧化、灰塵等影響。電氣施工人員在連接導線并剝?nèi)ソ^緣層后，將導線長時間地暴露在空氣中，受到空氣的氧化作用，在金屬導體表面形成氧化層。同時因施工環(huán)境衛(wèi)生條件差，空氣中的灰塵和雜質(zhì)污染了連接點等都會在導線連接好后，造成導線接觸電阻的增加。
(2)導線接頭施工質(zhì)量差。由于電氣施工人員工作責任意識薄弱、節(jié)能觀念淡薄或趕工時等原因，對導線接頭的處理沒有按照電工規(guī)范操作，只是進行了簡單的鉸接處理，纏繞上絕緣膠布，故導線的連接質(zhì)量不過關(guān)，致使有效的導電面積和連接強度達不到要求，造成的接觸電阻過大，這一點在廣大的農(nóng)村供配電和家居照明系統(tǒng)中極為普遍。
(3)導線的連接點受到腐蝕的影響，造成接觸電阻過大。在照明供電系統(tǒng)中，眾多的導線連接點因為受到電工施工人員汗?jié)n、空氣中的水蒸氣、腐蝕性氣體及其建筑材料(如水泥、石灰等酸堿性材料)的作用，其導線露銅處已被腐蝕，形成腐蝕層；同時由于現(xiàn)在電氣市場中所提供的絕緣膠布的絕緣性能及耐腐蝕性壽命為2~3年，而照明電路的使用壽命通常在10~15年，甚至更長，絕緣膠布在使用有效期過后，導線的接點還將受到電流的熱效應(yīng)的影響，加快了導線連接點處的金屬腐蝕，致使導線接點處的有效導電面積降低，接觸電阻增大，甚至造成電路接觸不良，進而導致供電線路的故障。
(4)由于電流的熱效應(yīng)或頻繁震動使接頭松動。導線的連接點由于受到電流的熱效應(yīng)作用，使導線的連接點產(chǎn)生熱變性，造成導線間的接觸壓力降低；同時因外力頻繁作用而造成導線連接點的松動，也使接觸電阻增加。
(5)兩種導電材料混接時，由于接頭處處理不當，在電腐蝕作用下造成接觸電阻過大等。
3、降低接觸電阻的措施
(1)應(yīng)盡量減少不必要的接頭，對于必要的接頭，必須遵循電工操作規(guī)范，使連接點緊密結(jié)合，牢固可靠，保證施工質(zhì)量。同時在連接點處使用導電膏，減少金屬導體的腐蝕和氧化，增加導線接觸的有效面積，降低接觸電阻。
(2)采用導線鉸接時，應(yīng)增加錫焊工藝處理。可以利用焊錫的金屬親附特性、高溫液態(tài)焊錫的流動特性及抗氧化和抗腐蝕特性來提高導線連接點處的接觸質(zhì)量，避免金屬表面集中電阻和膜層電阻的形成，增大導體的有效接觸面積，提高導線連接點的接觸強度，從而降低接觸電阻。
(3)兩種材質(zhì)導線相接時應(yīng)采用過度接頭，并用壓接法連接，避免直接鉸接施工。
(4)做好連接導線處的絕緣恢復，在此基礎(chǔ)上還應(yīng)防止導線連接點處的抗腐蝕性材料的侵蝕，可以采用環(huán)氧樹脂將接點處進行密封處理，以隔絕空氣和腐蝕性材料的影響。
(5)經(jīng)常進行檢查測試，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理。
為了防止和減少供配電線路事故的發(fā)生，必須按照電氣安全技術(shù)規(guī)程進行設(shè)計和施工。安裝操作時應(yīng)嚴格遵守崗位責任制和安全操作規(guī)程，樹立節(jié)能意識，加強維護管理，及時消除隱患，保障用電安全。
4、結(jié)束語
接觸電阻一般較小，如果施工工藝較差，接觸電阻值將增大，其電能損耗也將增加。因此提高供配電系統(tǒng)中對接頭的工藝處理水平，減少接觸電阻的影響，對降低傳輸電能的損耗，提高電能的利用率及供配電線網(wǎng)運行的可靠性和經(jīng)濟性有著重要的意義。