老煉對真空滅弧室回路電阻的影響

李春香

摘 要：對于真空滅弧室而言，回路電阻是一關鍵參數(shù)，它是決定真空滅弧室長期通載電流及滅弧室承受短時電流能力的關鍵因素，在回路電阻的組成中接觸電阻又至關重要。作者就老煉對減少滅弧室接觸電阻的理論進行討論，通過分析真空滅弧室回路電阻中接觸電阻的組成、成因，高壓老煉、直流老煉機理，就高壓、直流老煉工藝原理說明其對真空滅弧室回路電阻中接觸電阻阻值的影響。

關鍵詞：接觸電阻；收縮電阻；膜電阻、電子和離子轟擊；真空電弧

1 滅弧室回路電阻組成

滅弧室回路電阻：回路電阻R=R動+R靜+RC

RC為觸頭表面接觸電阻，R動、R靜為滅弧室動管芯、靜管芯電阻，動、靜管芯的電阻釬焊好后R動、R靜兩值基本均為定值，老煉改變主要受RC即接觸電阻影響。

2 接觸電阻的理論分析

接觸電阻的定義：電流通過兩導體電接觸處的主要現(xiàn)象是接觸處出現(xiàn)局部高溫。產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是電接觸處存在一附加電阻，稱之為接觸電阻。接觸電阻的物理實質(zhì)：任何肉眼看來磨得非常光滑的金屬表面，實際上都是粗糙不平的，當兩金屬互相接觸時，只有少數(shù)凸的點（小面）發(fā)生了真正的接觸，其中僅僅是一小部分金屬接觸或準金屬接觸的斑點才能導電。

2.1 接觸電阻組成

當電流通過這些很小的導電斑點時，電流線必然會發(fā)生收縮現(xiàn)象，由于電流線收縮，流過導電斑點附近的電流路徑增長，有效導電截面減少，因而電阻值響應增大。這個因電流線收縮而形成的附加電阻稱為收縮電阻，是構成接觸電阻的一個分量。由于金屬表面上有膜的存在，如果實際接觸面之間的薄膜能導電，則當電流通過時會受到一定阻礙而有另一附加電阻，稱之為膜電阻，它是構成接觸電阻的另一個分量。接觸電阻包括三部分：一個接觸元件一邊的收縮電阻Rs1，接觸面間的膜電阻Rb，另一接觸元件一邊的收縮電阻Rs2，接觸電阻Rj：Rj=Rs1+Rb+Rs2。

2.2 接觸電阻的物理意義

2.2.1 收縮電阻的本質(zhì)就是金屬電阻，其大小與接觸元件材料的電阻率成正比，與導電斑點的直徑成反比。

2Rs=ρ/2α

式中：ρ-接觸元件材料的電阻率；α-導電斑點α的半徑。

2.2.2 膜電阻Rb

膜電阻分類：（1）塵埃膜：空氣中的固體微粒（灰粉、塵土）由于靜電吸引力而覆蓋在接觸表面所形成。（2）吸附膜：由氣體分子或水分子吸附在接觸面形成吸附膜，吸附膜電阻，不能用機械方法消除。（3）無機膜：由于化學作用在觸頭表面形成的各種金屬化合物的膜（如氧化膜，硫化膜膜）。另外，在潮濕的情況下，發(fā)生電解質(zhì)作用，在接觸面上積存銹蝕物，這些金屬腐蝕的產(chǎn)物稱無機膜。（4）有機膜：絕緣材料的有機蒸發(fā)在接觸表面留下粉狀有機聚合物稱有機膜，有機膜阻值大，危害嚴重。在動靜管芯釬焊好至整管排氣前，滅弧室在存放、運輸過程中觸頭表面將不同程度的形成以上四種膜。

破壞膜的措施：（1）增大觸頭壓力將膜壓碎；（2）接觸時，觸頭有相對滑動運動；（3）利用電弧高溫將膜燒掉。

減少膜電阻措施：即為破壞膜的措施。通過破壞膜的存在，從而達到減少膜電阻（接觸電阻）的目的。

3 真空滅弧室老煉機理

3.1 高壓老煉

排氣臺動態(tài)高壓老煉，將觸頭拉到工藝開距，緩慢升壓至工藝值，在升壓過程中，出現(xiàn)火花放電，在火花放電的作用下，觸頭表面受到強烈的電子和離子轟擊，表面的氧化物、臟物分解，同時觸頭表面有氣體放出；對封離排氣臺后的真空滅弧室進行電壓老煉，它是將觸頭拉到額定開距或比額定開距更小的開距，施加工頻電壓，先從較小的電壓開始，逐步上升，加到標準規(guī)定的額定工頻耐壓值，穩(wěn)定一分鐘，然后再提高工頻電壓，在整個升壓過程中，管內(nèi)有時會出現(xiàn)打火、擊穿和高壓老煉臺跳閘現(xiàn)象，這主要是由于管內(nèi)部件上的金屬毛刺所致，經(jīng)反復老煉，可以將這些毛刺去掉，并可穩(wěn)定在高于標準規(guī)定的某一工頻耐壓值上。

3.2 電流老煉

對于真空滅弧室觸頭來說，電流老煉比高壓老煉具有更徹底的除氣作用，不同的是，電流老煉時，觸頭間燃燒著數(shù)百安的擴散型電弧，在這些真空電弧作用下，剝除了觸頭表面復蓋著的少量臟污、氧化物和氣體，即起到了凈化觸頭表面的作用。電流老煉是在直流老煉機上進行的，電流老煉可分交流電流老練和直流電流老煉。為了對另一觸頭進行老煉，必須改變電源極性，重復一次上述操作，經(jīng)電流老煉的真空滅弧室，其開斷短路電流和開合電容器組的性能比未進行老煉的滅弧室性能穩(wěn)定。

3.3 綜述

高壓、直流老煉對觸頭表面均有凈化作用，即均在一定程度上破壞了觸頭表面形成的塵埃膜、吸附膜、有機膜及無機膜。通過破壞膜的存在，達到減少真空滅弧室膜電阻的目的。

4 試驗

4.1 BD11-12/1250-25滅弧室100只排氣前與成品檢驗時回路電阻值對比（表1）。

表1

從以上對比數(shù)據(jù)可看出，經(jīng)排氣過程及封離后老煉可有效減少滅弧室回路電阻，其機理主要為經(jīng)排氣及烘裝工序老煉破壞了觸頭燃弧面在排氣前形成的氧化膜，從而達到減小膜電阻的目的。

4.2 直流老煉對回路電阻影響

對真空滅弧室共165只進行靜態(tài)直流老煉，老煉前、后回路電阻對比如表2。

表2

100A直流電流在真空滅弧室觸頭之間形成真空電弧，電弧燒蝕下，在一定程度上破壞了觸頭表面形成的塵埃膜、吸附膜、有機膜及無機膜。通過破壞膜的存在，達到減少真空滅弧室膜電阻的目的。

5 結束語

綜上所述，滅弧室電阻的主要組成接觸電阻，通過對真空滅弧室的高壓、直流老煉，可有效減少真空滅弧室膜電阻，即接觸電阻，從而有效減少真空滅弧室回路電阻。

參考文獻

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