電氣設備連接觸頭發熱原因分析研究

張新紅

摘 要 各類電氣設備經常因螺栓緊固連接處發熱燒壞設備，從而影響裝置正常運行，針對這一現狀，本文詳細分析了連接觸頭發熱原因，以及用螺栓在緊固電氣觸頭時存在的問題，提出了電氣觸頭不過度熱的四個基本原則，并加以分析，得出幾種可有效解決這些問題的方法，對提高電氣設備的安全經濟運行起到較大作用。

關鍵詞 電氣觸頭 過度發熱 螺栓

一、電氣設備觸頭發熱現狀及危害

1.電氣設備連接觸頭點發熱部位。各配電室內外電氣設備的正常運行，很大程度上取決于形成了諸多的電氣回路，母線與母線、母線與設備、設備與設備等導體連接處形成可拆卸的電氣觸頭。電源從外部引入配電室開始，電纜導線連接處會出現連接觸頭，經高壓進線柜將電送至母線排，各個高壓柜又從母線引取電源等等。此類電壓的延伸與擴展都需要電纜頭與銅母排、銅母排與銅母排進行連接固定，勢必會出現用線鼻子連接電纜斷頭，然后用螺栓將線鼻子固定在銅母排的連接觸頭上。另外，在控制回路較為復雜的配電柜內同樣存在大量的電氣設備連接觸頭，各類低壓繼電設備、引出引入主回路和控制回路的接線端子，也都存在連接觸頭。

2.電氣設備連接觸頭點發熱原因。在電力系統中存在著各種各樣的電氣設備都需要電氣觸頭進行連接，但是在電氣觸頭處會存在一定的接觸電阻，當線路所帶設備投入運行后，便會有電流流過觸頭，這時會消耗一部分電能，這部分電能轉化成熱能從而引起觸頭發熱。電氣觸頭過度發熱的原因很多，最主要是因電氣觸頭緊固件在設計、制造、安裝連接方面存在缺陷，導致觸頭處散熱條件不好產生過熱問題。目前電氣觸頭都是采用普通螺栓連接，用螺栓連接在安裝時存在種種漏洞，比如說，螺栓的緊固力度，螺栓本身材質，都會導致電氣觸頭過熱。

3.電氣連接觸頭過度發熱的危害。多年來，結合生產過程中發生此類事故的統計，電氣觸頭出現過熱主要集中在電機控制柜內的主回路接線，以及現場電機接線盒內的接線柱連接處。

綜合分析多起此類事故，對電氣觸頭的連接進行了深入研究，提出了電氣觸頭不過度發熱的四個基本原則；進而根據原則，分析了螺栓緊固電氣觸頭時存在的問題；并且著重介紹了解決這些問題的方法。

二、電氣觸頭不過度發熱四大基本原則

電氣觸頭在設備運行時必定會發熱，相對環境溫度的升高取決于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，則出現過熱情況，觸頭會在短時間內嚴重受損并出現絕緣破壞、燒毀斷裂等情況，從而引起事故而中斷供電；嚴重的話，將產生次生事故，電路發生短路拉弧導致燒壞電氣設備。

觸頭的接觸電阻是由組成電氣觸頭的兩導體接觸面進行接觸而形成的，取決于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、制造和安裝電氣觸頭時應考慮以下四個基本原則。

1.電氣觸頭的有效載流截面積是基礎。電氣觸頭有效載流截面積，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，因線路上運行的電氣設備額定電流一定，那么在正常情況下，流過導體觸頭的最大電流是一定的，依據發熱量與該處的電阻和電流平方成正比。在流過觸頭處的電流不超設計范圍時，作為導流的電氣觸頭，其不過度發熱的載流量就完全取決于觸頭電阻，即其載流截面積。

2.電氣觸頭的壓力是關鍵。電氣觸頭表面并非絕對平整，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，導致載流面減小而增加了接觸電阻。在初次安裝時，觸頭處的固定螺栓可以上緊，但長期運行后，隨著震動或自身熱脹冷縮的原因就會導致螺栓出現松動情況。

3.電氣觸頭的防腐蝕很重要。電氣觸頭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。電氣設備如果處在潮氣較重的環境里，連接觸頭的導體很容易被其銹蝕，進而增加接觸電阻。

4.電氣觸頭及緊固件材質疲勞。電氣運行中觸頭長期受熱，電氣觸頭和緊固件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。

為使電氣觸頭不過度發熱，以上四大基本原則需要綜合考慮，缺一不可，只有這樣才能完全避免因電氣觸頭發熱所產生的電氣事故。

三、解決電氣觸頭過度發熱的幾個方案

根據電氣觸頭不過度發熱的四個基本原則分析，要解決普通螺栓在緊固電氣觸頭時能長期有效的使用，可以使用以下優化方案。

1.減小電氣觸頭處的接觸電阻（1）加大螺栓頭及螺帽受力側面積，增大了觸頭的有效載流面積。要盡可能地加大兩導體連接的接觸面積。電氣觸頭的有效載流面積應是在足夠的壓力直接作用下的電氣觸頭導體的面積，實際有效載流截面積就是螺帽壓緊觸頭導體處的面積及螺帽表面的截面積，這就要求我們在安裝過程中務必使用面積足夠大但又合適的螺栓和墊片。另外，在緊固螺栓時，力道足夠，使螺帽施加的力全部作用在彈墊上，通過彈墊又作用在平墊下的兩導體接觸上，墊片的面積就是彈墊受力側的面積，實際直接著力于觸頭上的面積等于彈墊受力側的面積。

（2）選取材質較好的螺栓與墊片。除了要選取合適的螺栓和墊片，對其材質，我們也要擇優選取。表面光潔，無銹蝕面的螺栓和墊片是首選，在潮氣較大的環境里，最好能使用鍍鉻的，因其防腐效果較好。

（3）加裝輔助材料。如果是遇到檢修，需拆卸電氣觸頭處的螺栓，那么，在重新安裝的時候，可以在兩導體連接處及螺栓涂抹導電膏，然后再緊固螺栓，這樣就可充分加大電氣觸頭的接觸面積，從而減小接觸電阻。

2.制定合理恰當的巡查制度。由于導體流過電流產生的熱效應，運行時，連接觸頭就會膨脹，停止運行后，就會冷縮，久而久之，電纜連接觸頭處必定會出現松動現象，增大接觸電阻，進而過度發熱。面對這種局面，我們可以通過定期或不定期的螺栓緊固檢查來將隱患消除。

（1）重要設備定期檢查測溫。配電室一些重要配電設備，例如UPS直流屏等設備的導線連接處要納入每月巡檢或每周周檢。因其運行周期長，一旦運行后，就不會有機會對連接觸頭處的螺栓緊固進行檢查了，那我們只能日常加強巡檢，定期測試觸頭的溫度，確保其不會出現過度發熱現象。營銷調運處的多起電纜發熱就是經過日常巡檢發現，并及時處理解決，保證了設備設施的平穩運行。

（2）檢修期間的專項檢查。有些電氣設備是間歇性運行，或要定期檢修的，一旦設備停運檢修，例如電機的檢修或更換，維護人員便可對其連接觸頭處全面檢查，這項工作必須納入設備檢修過程控制卡中。而有些設備會因生產而停運斷電，在斷電這個操作過程中，維護人員便可將抽屜柜拉出全面檢查柜內接線端子的緊固情況。針對這一單項檢查，班組必須做好相關記錄，力爭將這項工作系統化。

四、結束語

綜上所述，結合電氣觸頭不過度發熱的四個基本原則，通過各種手段與制度，從而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，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，避免電氣設備連接觸頭出現過度發熱現象，全面提升電氣設備運行周期。