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[摘 要]变电所运行中电气设备连接处过热是常见和多发故障，它轻则影响设备正常运行，重则造成设备过热烧毁，甚至会引发火灾；造成供电中断；系统解裂的重大事故。本文作为引玉之砖，针对电气连接点过热故障的原因及预防措施进行分析。
[关键词]过热原因 接触电阻 预防措施
中图分类号：TM121.1.3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）43-0016-01
近年来，由于变电所运行电气设备连接过热造成的设备异常和电气事故时有发生，过热原因大多也是由于电流的热效应引起的，发热主要与两个电气物理量有关，即电流和电阻。在负荷电流不变的情况下，连接点过热的主要因素是接触电阻增大：
接触电阻由两部分组成，即收缩电阻和表面膜电阻。收缩电阻是电流在流经电接触区域时，从原来截面较大的导体突然转入截面很小的接触点，电流发生剧烈收缩现象，此现象所呈现的附加电阻称为收缩电阻。如电缆头压接部位，多是由于收缩电阻造成电缆头过热现象；表面膜电阻是在电接触的接触面上，由于污染而覆盖着一层导电性很差的物质，称为膜电阻。常规变隔离开关表面常常覆盖着黄油及灰尘，形成表面膜电阻。
影响接触电阻的因素主要有以下几方面：
1、接触形式的影响
1.1原因分析：接触电阻的形式可分为三类：点接触、线接触和面接触。接触形式对收缩电阻的影响主要表现在接触点的数目上。一般情况下，面接触的接触点数最大而收缩电阻最小；点接触则接触点数最小，收缩电阻最大；线接触则介于两者之间。接触形式对膜电阻的影响主要是看每一个接触点所承受的压力。一般情况下，在对触头外加压力相同的情况下，点接触形式接触点数最小，单位面积承受压力最大，容易破坏表面膜，所以有可能使膜电阻减到最小；反之，面接触的单位面积承受压力就最小，对膜电阻的破坏力最小，膜电阻值有可能最大。
1.2预防措施：
增大接触面积是减小接触电阻的主要措施：高压开关柜中主要连接方式为板材连接。板材连接时，保证连接面平整，去除表面毛刺，如有变形应校正，对变形严重的应更换，材料钻孔时要选择合适钻头，避免孔径过大，减小接触面。对发生过热出现表面灼伤或变形的，要清理烧痕并校正，处理后铜接触表面不能小于原接触面积5%，铝接触表面不能小于原接触面积3%，达不到标准要更换新品，
2、接触压力的影响
2.1原因分析：接触压力对收缩电阻值和表面膜电阻值的影响最大，接触压力的增加使接触点的有效接触面积增大，即接触点数增加，从而使收缩电阻减小。当加大接触压力超过一定值时，可使触头表面的气体分子层吸附膜减少到2～3个；当超过材料的屈服压强时，产生塑性变形，表面膜被压碎出现裂缝，从而增加了接触面积，这就使收缩电阻因表面膜电阻的减小而下降，收缩电阻和表面膜电阻同时减小，从而使接触电阻大大下降。相反，当接触不到位、接触触头失去了弹性变形等原因使接触压力下降时，接触面积减小，收缩电阻增大，表面膜电阻受接触压力的破坏作用减弱或不受其影响，从而使表面膜电阻值增大，接触面积减小，从而使接触电阻增大，二者的综合作用使接触电阻整体上升。
2.2、预防措施：
电气设备在运行中，其连接部分受电动力作用或其他机械震动，可能使连接螺栓松动，连接处接触表面的压力随之减小，致使接触面积减小，接触电阻增大。部分检修人员在联接压力的认识上存有误区，认为联接螺栓拧的愈紧愈好，其实不然。因铝质材料弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差，再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大。保证接触压力适中的简便方法是重视弹簧垫的使用，弹簧垫压平即可，施工中对弹簧垫缺失和退火失去弹性的应及时更换。对非固定连接的隔离开关设备，调整触头压力时要配合操作机构一同调整，避免操作后开关拒合或接触压力下降故障。变压器接线柱过热故障是常见和多发故障，其中原因之一就是接触压力变小，和铝板连接时，要特别注意铝板预制成型要规范，不能使其产生横向附加力，人为造成接触压力减小，甚至接线柱变形故障。大庆地区冬夏温差大，设计规范中10m及以下硬母线可直接连接，对60*6以上母排可考虑采用软连接，消除热胀冷缩产生的应力。钢制螺栓的金属膨胀系数要比铜质、铝质母线小得多，尤其是螺栓型设备接头，在运行中随着负荷电流及温度的变化，其铝或铜与铁的膨胀和收缩程度将有差异而产生蠕变。所谓蠕变就是金属在应力的作用下缓慢的塑性变形，蠕变的过程还与接头处的温度有很大的关系。变压器接线柱一定要用铜螺母。在小容量变压器接线柱连接方式上，可用下面方法改进：
将变压器接线板提升，上下两侧用备帽锁紧，除可消减积水后产生的原电池反应。还有利于散热，并且在发生过热后，避免引起套管密封胶垫老化，致使变压器渗油的连锁故障。
3、接触表面的光洁度
3.1原因分析：接触表面的光洁度对接触电阻有一定的影响，这主要表现在接触点数的不同。接触表面可以是粗加工、精加工，甚至是采用机械或电化学抛光。不同的加工形式直接影响接触点数的多少，并最终影响接触电阻的大小。
3.2 预防措施：
新品安装时注意用钢丝刷或细锉等清除表面毛刺，对发生过热的器件，对表面烧痕彻底清除干净。保证接触表面的光洁度。清洁电气连接部分多用砂纸、抹布或纸来擦试，砂纸上的颗粒比接触材料硬度大而且不导电，一旦侵入接触面，会使其电阻增大10～20倍。 抹布或纸会在接触表面留有细毛，导致接触不良。
4、接触电阻在长期工作中的稳定性
电阻接触在长期工作中要受到腐蚀作用：
4.1.1 化学腐蚀。电接触的长期允许温度一般都很低，虽然接触面的金属不与周围介质接触，但周围介质中的氧会从接触点周围逐渐侵入，并与金属起化学作用，形成金属氧化物，从而使实际接触面积减小，使接触电阻值增加，接触点温度上升。温度越高，氧分子的活动力越强，可以更深地侵入到金属内部，这种腐蚀作用变得更为严重；铜、铝氧化物的电阻率大大增加，致使接触电阻增大。
4.1.2 预防措施：
铜、铝接触面涂抹导电膏，可以阻隔空气中的氧气、水分，减缓氧化速度，如果没有导电膏，可用凡士林替代，或用凡士林与碳粉用3：1比例调和自制。
4.2.1 电化学腐蚀。铜的标准电势为+0.34V，铝的标准电势为-1.28V，铜铝之间的电势差为+1.62V。若铜铝直接接触，空气中的水和氧化碳及其它有害杂质会在接头接触表面形成电解液。由于两极直接接触，便会有微弱的电流流动，在电解液的作用下，使负极金属溶解到电解液中，使接触表面逐渐腐蚀，引起接触电阻增大而发热。
4.2.2 预防措施：
这种原电池效应，常见在铜铝接触面上，特别是户外露天安装的设备，雨水加剧原电池反应对铝材腐蚀作用大，会造成铝材表面腐蚀，出现麻点，接触电阻增大，引起局部过热，施工中尽量采用铜、铝过渡接头，变压器接线柱使用铜螺母及垫片，接触面涂抹导电膏可以减弱原电池反应。
5、温度对接触电阻的的影响
5.1、原因分析：当接触点温度升高时，金属的电阻率就会有所增大，但材料的硬度有所降低，从而使接触点的有效面积增大。前者使收缩电阻增大，后者使收缩电阻减小，结果是两者互为补偿，故接触电阻变化甚微。但是，发热使接触面上生成氧化层薄膜，增加了接触电阻，这种接触电阻可成百成千倍地增大。
5.2预防措施：
在加强现场巡视检查的基础上，还应采用必要的技术手段进行接头运行中温度的在线监测。传统的试温蜡片监测方式，可直观反映接触点温度变化，对脱落或熔化的蜡片要利用检修机会补贴，但这种方法只能监测有限的固定连接点，还应采用先进的检测设备，如红处线测温仪、红外线热成像仪等。以便发现问题及时处理。避免因电气接头劣化严重发热而导致设备事故的发生。
[关键词]过热原因 接触电阻 预防措施
中图分类号：TM121.1.3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）43-0016-01
近年来，由于变电所运行电气设备连接过热造成的设备异常和电气事故时有发生，过热原因大多也是由于电流的热效应引起的，发热主要与两个电气物理量有关，即电流和电阻。在负荷电流不变的情况下，连接点过热的主要因素是接触电阻增大：
接触电阻由两部分组成，即收缩电阻和表面膜电阻。收缩电阻是电流在流经电接触区域时，从原来截面较大的导体突然转入截面很小的接触点，电流发生剧烈收缩现象，此现象所呈现的附加电阻称为收缩电阻。如电缆头压接部位，多是由于收缩电阻造成电缆头过热现象；表面膜电阻是在电接触的接触面上，由于污染而覆盖着一层导电性很差的物质，称为膜电阻。常规变隔离开关表面常常覆盖着黄油及灰尘，形成表面膜电阻。
影响接触电阻的因素主要有以下几方面：
1、接触形式的影响
1.1原因分析：接触电阻的形式可分为三类：点接触、线接触和面接触。接触形式对收缩电阻的影响主要表现在接触点的数目上。一般情况下，面接触的接触点数最大而收缩电阻最小；点接触则接触点数最小，收缩电阻最大；线接触则介于两者之间。接触形式对膜电阻的影响主要是看每一个接触点所承受的压力。一般情况下，在对触头外加压力相同的情况下，点接触形式接触点数最小，单位面积承受压力最大，容易破坏表面膜，所以有可能使膜电阻减到最小；反之，面接触的单位面积承受压力就最小，对膜电阻的破坏力最小，膜电阻值有可能最大。
1.2预防措施：
增大接触面积是减小接触电阻的主要措施：高压开关柜中主要连接方式为板材连接。板材连接时，保证连接面平整，去除表面毛刺，如有变形应校正，对变形严重的应更换，材料钻孔时要选择合适钻头，避免孔径过大，减小接触面。对发生过热出现表面灼伤或变形的，要清理烧痕并校正，处理后铜接触表面不能小于原接触面积5%，铝接触表面不能小于原接触面积3%，达不到标准要更换新品，
2、接触压力的影响
2.1原因分析：接触压力对收缩电阻值和表面膜电阻值的影响最大，接触压力的增加使接触点的有效接触面积增大，即接触点数增加，从而使收缩电阻减小。当加大接触压力超过一定值时，可使触头表面的气体分子层吸附膜减少到2～3个；当超过材料的屈服压强时，产生塑性变形，表面膜被压碎出现裂缝，从而增加了接触面积，这就使收缩电阻因表面膜电阻的减小而下降，收缩电阻和表面膜电阻同时减小，从而使接触电阻大大下降。相反，当接触不到位、接触触头失去了弹性变形等原因使接触压力下降时，接触面积减小，收缩电阻增大，表面膜电阻受接触压力的破坏作用减弱或不受其影响，从而使表面膜电阻值增大，接触面积减小，从而使接触电阻增大，二者的综合作用使接触电阻整体上升。
2.2、预防措施：
电气设备在运行中，其连接部分受电动力作用或其他机械震动，可能使连接螺栓松动，连接处接触表面的压力随之减小，致使接触面积减小，接触电阻增大。部分检修人员在联接压力的认识上存有误区，认为联接螺栓拧的愈紧愈好，其实不然。因铝质材料弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差，再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大。保证接触压力适中的简便方法是重视弹簧垫的使用，弹簧垫压平即可，施工中对弹簧垫缺失和退火失去弹性的应及时更换。对非固定连接的隔离开关设备，调整触头压力时要配合操作机构一同调整，避免操作后开关拒合或接触压力下降故障。变压器接线柱过热故障是常见和多发故障，其中原因之一就是接触压力变小，和铝板连接时，要特别注意铝板预制成型要规范，不能使其产生横向附加力，人为造成接触压力减小，甚至接线柱变形故障。大庆地区冬夏温差大，设计规范中10m及以下硬母线可直接连接，对60*6以上母排可考虑采用软连接，消除热胀冷缩产生的应力。钢制螺栓的金属膨胀系数要比铜质、铝质母线小得多，尤其是螺栓型设备接头，在运行中随着负荷电流及温度的变化，其铝或铜与铁的膨胀和收缩程度将有差异而产生蠕变。所谓蠕变就是金属在应力的作用下缓慢的塑性变形，蠕变的过程还与接头处的温度有很大的关系。变压器接线柱一定要用铜螺母。在小容量变压器接线柱连接方式上，可用下面方法改进：
将变压器接线板提升，上下两侧用备帽锁紧，除可消减积水后产生的原电池反应。还有利于散热，并且在发生过热后，避免引起套管密封胶垫老化，致使变压器渗油的连锁故障。
3、接触表面的光洁度
3.1原因分析：接触表面的光洁度对接触电阻有一定的影响，这主要表现在接触点数的不同。接触表面可以是粗加工、精加工，甚至是采用机械或电化学抛光。不同的加工形式直接影响接触点数的多少，并最终影响接触电阻的大小。
3.2 预防措施：
新品安装时注意用钢丝刷或细锉等清除表面毛刺，对发生过热的器件，对表面烧痕彻底清除干净。保证接触表面的光洁度。清洁电气连接部分多用砂纸、抹布或纸来擦试，砂纸上的颗粒比接触材料硬度大而且不导电，一旦侵入接触面，会使其电阻增大10～20倍。 抹布或纸会在接触表面留有细毛，导致接触不良。
4、接触电阻在长期工作中的稳定性
电阻接触在长期工作中要受到腐蚀作用：
4.1.1 化学腐蚀。电接触的长期允许温度一般都很低，虽然接触面的金属不与周围介质接触，但周围介质中的氧会从接触点周围逐渐侵入，并与金属起化学作用，形成金属氧化物，从而使实际接触面积减小，使接触电阻值增加，接触点温度上升。温度越高，氧分子的活动力越强，可以更深地侵入到金属内部，这种腐蚀作用变得更为严重；铜、铝氧化物的电阻率大大增加，致使接触电阻增大。
4.1.2 预防措施：
铜、铝接触面涂抹导电膏，可以阻隔空气中的氧气、水分，减缓氧化速度，如果没有导电膏，可用凡士林替代，或用凡士林与碳粉用3：1比例调和自制。
4.2.1 电化学腐蚀。铜的标准电势为+0.34V，铝的标准电势为-1.28V，铜铝之间的电势差为+1.62V。若铜铝直接接触，空气中的水和氧化碳及其它有害杂质会在接头接触表面形成电解液。由于两极直接接触，便会有微弱的电流流动，在电解液的作用下，使负极金属溶解到电解液中，使接触表面逐渐腐蚀，引起接触电阻增大而发热。
4.2.2 预防措施：
这种原电池效应，常见在铜铝接触面上，特别是户外露天安装的设备，雨水加剧原电池反应对铝材腐蚀作用大，会造成铝材表面腐蚀，出现麻点，接触电阻增大，引起局部过热，施工中尽量采用铜、铝过渡接头，变压器接线柱使用铜螺母及垫片，接触面涂抹导电膏可以减弱原电池反应。
5、温度对接触电阻的的影响
5.1、原因分析：当接触点温度升高时，金属的电阻率就会有所增大，但材料的硬度有所降低，从而使接触点的有效面积增大。前者使收缩电阻增大，后者使收缩电阻减小，结果是两者互为补偿，故接触电阻变化甚微。但是，发热使接触面上生成氧化层薄膜，增加了接触电阻，这种接触电阻可成百成千倍地增大。
5.2预防措施：
在加强现场巡视检查的基础上，还应采用必要的技术手段进行接头运行中温度的在线监测。传统的试温蜡片监测方式，可直观反映接触点温度变化，对脱落或熔化的蜡片要利用检修机会补贴，但这种方法只能监测有限的固定连接点，还应采用先进的检测设备，如红处线测温仪、红外线热成像仪等。以便发现问题及时处理。避免因电气接头劣化严重发热而导致设备事故的发生。