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铜铝过渡接头断裂分析与改进

    在电力系统中,需要消耗大量的导电材料,许多设备的接线端是铜材料,而架空导线多为料,因此用铝材料制作的导线应用广泛,如果两者直接相连,接触电阻会很大,当设备长期运行、过载或短路时,连接处会迅速升温,热量传递到电力设备上,SEO如变压器,轻则发生烧毁触头、缺相运行造成停电事故,重则引起烧毁设备、引起设备爆炸、火灾等。因此电力系统中一般使用经过特殊工艺处理焊接而成的铜铝过渡接头。尽管如此,但目前的工艺水平使得焊接处不可能完美无缺,只要有小小的缝隙,便有可能受空气、水分等的入侵,发生氧化,使接触电阻增加,运行过程发热进一步加大氧化面的扩大,较终导致铜铝过渡接头发生强度下降而断裂,如图1所示。此外,接触电阻的增加还会导致线路的短路电流减小,延长短路保护装置的动作时间,或阻碍短路保护装置的动作,大大威胁供电系统的安全性。在实际运行维护中,铜铝过渡接头的断裂很普遍,特别是在污染重区,例如珠江三角洲的一些沿海城市,数量多时每月都有4~5次类似的抢修。如何防止铜铝过渡接头的氧化、SEO断裂是当前急需解决的问题。

    1 铜铝过渡接头断裂分析

  为了能从源头上找到解决铜铝过渡接头断裂的原因,电机壳必须对断裂原因进行多方面的综合分析,总结起来有以下几大类。

  铜铝焊接中,铝铜电极电位差值大和焊接温度过高易引起铝的溶蚀,焊接时铝铜相互扩散生成的脆性物质使接头性能不稳定,降低了接头强度耐腐蚀性。这些不利影响将直接导致运行中铜铝过渡接头的使用寿命缩短,加快了断裂的进程。

    1.2 化学反应

  当铜、铝两种金属的接触面与空气中的水分、二氧化碳和其他杂质作用下极易形成电解液,从而形成了以铝为负极、铜为正极的电池,使铝产生电化腐蚀,造成铜、铝连接处的接触电阻增大,导致发热氧化,当达到一定程度时,焊面断裂。

    1.3 膨胀系数

  铜与铝的热膨胀系数相差很大。铝的热膨胀系数比铜大36%左右,在过渡接头发热时会使铜材料受到挤压,而在冷却后不能完全复原。这样,Google排名在长时间运行中经多次冷热不均的长期温差变化(例如通电与停电、大负荷与小负荷,冷热天气交替等)后,容易使接触面处产生较大的间隙而影响接触面积,造成接触不良进而使接触电阻增加。同时,连接处由于接触松动而出现缝隙进入空气,导致铝导线氧化形成。尽管氧化铝的氧化层很薄,但是它的电阻值很高,在连接处的接触电阻大大增加,使连接部位容易发热,加剧氧化,并使接头的强度降低。

    1.4 外力影响      铜铝过渡接头的外力影响主要来自两方面,一个是施工时的受力,另一个是日常运行中导线的牵引力。    1.4.1 施工受力 

   目前铜铝过渡接头在实际施工时,是采用在铝材料端压接的方法进行连接,铜材料端采用螺栓直接紧固在接线柱上。如果施工时先固定铜材料端再进行铝线压接,压接过程中产生的巨大外力,极易使铜铝连接处的焊面出现空隙,尽管这个微小的空隙可能为肉眼不能观察,但对铜铝过渡接头的正常运行埋下严重的隐患。

    2 铜铝过渡接头的改进分析中发现,搅拌机在应用铜铝过渡接头的施工过程中,如果不注意铜铝过渡接头的连接顺序,或者不规范施工,极容易使得铜铝过渡接头焊面的损伤,造成安全隐患,在长期的运行中,该隐患会不停地放大,形成恶性循环,较终导致铜铝接头的断裂。为此应严格规范施工流程。具体操作中应严格做好以下几方面: ·选择合适型号的铜铝过渡接头;  ·测量铜铝过渡接头电阻,确保电阻值满足标准;·将铝材料端套入铝线,用压线钳进行压接。压接时悬空铜铝过渡接头,不能对周围物体有任何的碰撞,避免外力的影响;·确认压接好铝线端后,将铜铝过渡接头的铜材料端套入接线柱,在紧固螺栓的过程中,用手固定铜铝过渡接头,避免铜铝过渡接头因旋转受力。