电气设备连接触头发热原因分析研究

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摘 要 各类电气设备经常因螺栓紧固连接处发热烧坏设备，从而影响装置正常运行，针对这一现状，本文详细分析了连接触头发热原因，以及用螺栓在紧固电气触头时存在的问题，提出了电气触头不过度热的四个基本原则，并加以分析，得出几种可有效解决这些问题的方法，对提高电气设备的安全经济运行起到较大作用。

关键词 电气触头 过度发热 螺栓

一、电气设备触头发热现状及危害

1.电气设备连接触头点发热部位。各配电室内外电气设备的正常运行，很大程度上取决于形成了诸多的电气回路，母线与母线、母线与设备、设备与设备等导体连接处形成可拆卸的电气触头。电源从外部引入配电室开始，电缆导线连接处会出现连接触头，经高压进线柜将电送至母线排，各个高压柜又从母线引取电源等等。此类电压的延伸与扩展都需要电缆头与铜母排、铜母排与铜母排进行连接固定，势必会出现用线鼻子连接电缆断头，然后用螺栓将线鼻子固定在铜母排的连接触头上。另外，在控制回路较为复杂的配电柜内同样存在大量的电气设备连接触头，各类低压继电设备、引出引入主回路和控制回路的接线端子，也都存在连接触头。

2.电气设备连接触头点发热原因。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，当线路所带设备投入运行后，便会有电流流过触头，这时会消耗一部分电能，这部分电能转化成热能从而引起触头发热。电气触头过度发热的原因很多，最主要是因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，用螺栓连接在安装时存在种种漏洞，比如说，螺栓的紧固力度，螺栓本身材质，都会导致电气触头过热。

3.电气连接触头过度发热的危害。多年来，结合生产过程中发生此类事故的统计，电气触头出现过热主要集中在电机控制柜内的主回路接线，以及现场电机接线盒内的接线柱连接处。

综合分析多起此类事故，对电气触头的连接进行了深入研究，提出了电气触头不过度发热的四个基本原则；进而根据原则，分析了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。

二、电气触头不过度发热四大基本原则

电气触头在设备运行时必定会发热，相对环境温度的升高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，则出现过热情况，触头会在短时间内严重受损并出现绝缘破坏、烧毁断裂等情况，从而引起事故而中断供电；严重的话，将产生次生事故，电路发生短路拉弧导致烧坏电气设备。

触头的接触电阻是由组成电气触头的两导体接触面进行接触而形成的，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个基本原则。

1.电气触头的有效载流截面积是基础。电气触头有效载流截面积，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，因线路上运行的电气设备额定电流一定，那么在正常情况下，流过导体触头的最大电流是一定的，依据发热量与该处的电阻和电流平方成正比。在流过触头处的电流不超设计范围时，作为导流的电气触头，其不过度发热的载流量就完全取决于触头电阻，即其载流截面积。

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，导致载流面减小而增加了接触电阻。在初次安装时，触头处的固定螺栓可以上紧，但长期运行后，随着震动或自身热胀冷缩的原因就会导致螺栓出现松动情况。

3.电气触头的防腐蚀很重要。电气触头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。电气设备如果处在潮气较重的环境里，连接触头的导体很容易被其锈蚀，进而增加接触电阻。

4.电气触头及紧固件材质疲劳。电气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。

为使电气触头不过度发热，以上四大基本原则需要综合考虑，缺一不可，只有这样才能完全避免因电气触头发热所产生的电气事故。

三、解决电气触头过度发热的几个方案

根据电气触头不过度发热的四个基本原则分析，要解决普通螺栓在紧固电气触头时能长期有效的使用，可以使用以下优化方案。

1.减小电气触头处的接触电阻（1）加大螺栓头及螺帽受力侧面积，增大了触头的有效载流面积。要尽可能地加大两导体连接的接触面积。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，这就要求我们在安装过程中务必使用面积足够大但又合适的螺栓和垫片。另外，在紧固螺栓时，力道足够，使螺帽施加的力全部作用在弹垫上，通过弹垫又作用在平垫下的两导体接触上，垫片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。

（2）选取材质较好的螺栓与垫片。除了要选取合适的螺栓和垫片，对其材质，我们也要择优选取。表面光洁，无锈蚀面的螺栓和垫片是首选，在潮气较大的环境里，最好能使用镀铬的，因其防腐效果较好。

（3）加装辅助材料。如果是遇到检修，需拆卸电气触头处的螺栓，那么，在重新安装的时候，可以在两导体连接处及螺栓涂抹导电膏，然后再紧固螺栓，这样就可充分加大电气触头的接触面积，从而减小接触电阻。

2.制定合理恰当的巡查制度。由于导体流过电流产生的热效应，运行时，连接触头就会膨胀，停止运行后，就会冷缩，久而久之，电缆连接触头处必定会出现松动现象，增大接触电阻，进而过度发热。面对这种局面，我们可以通过定期或不定期的螺栓紧固检查来将隐患消除。

（1）重要设备定期检查测温。配电室一些重要配电设备，例如UPS直流屏等设备的导线连接处要纳入每月巡检或每周周检。因其运行周期长，一旦运行后，就不会有机会对连接触头处的螺栓紧固进行检查了，那我们只能日常加强巡检，定期测试触头的温度，确保其不会出现过度发热现象。营销调运处的多起电缆发热就是经过日常巡检发现，并及时处理解决，保证了设备设施的平稳运行。

（2）检修期间的专项检查。有些电气设备是间歇性运行，或要定期检修的，一旦设备停运检修，例如电机的检修或更换，维护人员便可对其连接触头处全面检查，这项工作必须纳入设备检修过程控制卡中。而有些设备会因生产而停运断电，在断电这个操作过程中，维护人员便可将抽屉柜拉出全面检查柜内接线端子的紧固情况。针对这一单项检查，班组必须做好相关记录，力争将这项工作系统化。

四、结束语

综上所述，结合电气触头不过度发热的四个基本原则，通过各种手段与制度，从而有针对性地进行优化技术改进，增大了电气触头的有效载流面积和压力，增强了电气触头的抗疲劳能力，两方面的改进减小了接触电阻，避免电气设备连接触头出现过度发热现象，全面提升电气设备运行周期。