老煉對(duì)真空滅弧室回路電阻的影響

李春香

摘 要：對(duì)于真空滅弧室而言，回路電阻是一關(guān)鍵參數(shù)，它是決定真空滅弧室長(zhǎng)期通載電流及滅弧室承受短時(shí)電流能力的關(guān)鍵因素，在回路電阻的組成中接觸電阻又至關(guān)重要。作者就老煉對(duì)減少滅弧室接觸電阻的理論進(jìn)行討論，通過(guò)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(jī)理，就高壓、直流老煉工藝原理說(shuō)明其對(duì)真空滅弧室回路電阻中接觸電阻阻值的影響。

關(guān)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(dòng)+R靜+RC

RC為觸頭表面接觸電阻，R動(dòng)、R靜為滅弧室動(dòng)管芯、靜管芯電阻，動(dòng)、靜管芯的電阻釬焊好后R動(dòng)、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(guò)兩導(dǎo)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(shí)質(zhì)：任何肉眼看來(lái)磨得非常光滑的金屬表面，實(shí)際上都是粗糙不平的，當(dāng)兩金屬互相接觸時(shí)，只有少數(shù)凸的點(diǎn)（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(zhǔn)金屬接觸的斑點(diǎn)才能導(dǎo)電。

2.1 接觸電阻組成

當(dāng)電流通過(guò)這些很小的導(dǎo)電斑點(diǎn)時(shí)，電流線必然會(huì)發(fā)生收縮現(xiàn)象，由于電流線收縮，流過(guò)導(dǎo)電斑點(diǎn)附近的電流路徑增長(zhǎng)，有效導(dǎo)電截面減少，因而電阻值響應(yīng)增大。這個(gè)因電流線收縮而形成的附加電阻稱為收縮電阻，是構(gòu)成接觸電阻的一個(gè)分量。由于金屬表面上有膜的存在，如果實(shí)際接觸面之間的薄膜能導(dǎo)電，則當(dāng)電流通過(guò)時(shí)會(huì)受到一定阻礙而有另一附加電阻，稱之為膜電阻，它是構(gòu)成接觸電阻的另一個(gè)分量。接觸電阻包括三部分：一個(gè)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(dǎo)電斑點(diǎn)的直徑成反比。

2Rs=ρ/2α

式中：ρ-接觸元件材料的電阻率；α-導(dǎo)電斑點(diǎn)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(jī)械方法消除。（3）無(wú)機(jī)膜：由于化學(xué)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(wú)機(jī)膜。（4）有機(jī)膜：絕緣材料的有機(jī)蒸發(fā)在接觸表面留下粉狀有機(jī)聚合物稱有機(jī)膜，有機(jī)膜阻值大，危害嚴(yán)重。在動(dòng)靜管芯釬焊好至整管排氣前，滅弧室在存放、運(yùn)輸過(guò)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(shí)，觸頭有相對(duì)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)；（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(guò)破壞膜的存在，從而達(dá)到減少膜電阻（接觸電阻）的目的。

3 真空滅弧室老煉機(jī)理

3.1 高壓老煉

排氣臺(tái)動(dòng)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(guò)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(qiáng)烈的電子和離子轟擊，表面的氧化物、臟物分解，同時(shí)觸頭表面有氣體放出；對(duì)封離排氣臺(tái)后的真空滅弧室進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(gè)升壓過(guò)程中，管內(nèi)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)打火、擊穿和高壓老煉臺(tái)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(fù)老煉，可以將這些毛刺去掉，并可穩(wěn)定在高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的某一工頻耐壓值上。

3.2 電流老煉

對(duì)于真空滅弧室觸頭來(lái)說(shuō)，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(shí)，觸頭間燃燒著數(shù)百安的擴(kuò)散型電弧，在這些真空電弧作用下，剝除了觸頭表面復(fù)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(jī)上進(jìn)行的，電流老煉可分交流電流老練和直流電流老煉。為了對(duì)另一觸頭進(jìn)行老煉，必須改變電源極性，重復(fù)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(jìn)行老煉的滅弧室性能穩(wěn)定。

3.3 綜述

高壓、直流老煉對(duì)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(jī)膜及無(wú)機(jī)膜。通過(guò)破壞膜的存在，達(dá)到減少真空滅弧室膜電阻的目的。

4 試驗(yàn)

4.1 BD11-12/1250-25滅弧室100只排氣前與成品檢驗(yàn)時(shí)回路電阻值對(duì)比（表1）。

表1

從以上對(duì)比數(shù)據(jù)可看出，經(jīng)排氣過(guò)程及封離后老煉可有效減少滅弧室回路電阻，其機(jī)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(dá)到減小膜電阻的目的。

4.2 直流老煉對(duì)回路電阻影響

對(duì)真空滅弧室共165只進(jìn)行靜態(tài)直流老煉，老煉前、后回路電阻對(duì)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(jī)膜及無(wú)機(jī)膜。通過(guò)破壞膜的存在，達(dá)到減少真空滅弧室膜電阻的目的。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，滅弧室電阻的主要組成接觸電阻，通過(guò)對(duì)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(xiàn)

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