1、電力系統中電氣設備與電氣設備、母線與母線、母線與設備連接的導體形成可拆卸的 電氣觸頭，這種電氣觸頭為數眾多，實際運行中經常遇到電氣觸頭過熱，因發現和處理不及 時而燒毀設備，引起事故，中斷供電，給電力系統安全生產、經濟運行、可靠供電、優質服 務造成重大損失。電氣觸頭過熱的原因很多，大多是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，正是用 普通螺栓連接存在許多習慣性錯誤，而導致電氣觸頭過熱。對電氣觸頭的連接進行了深入分析，提出了電氣觸頭不過熱四大原則；進而根據 這四大原則，分析了普通螺栓緊固電氣觸頭時存在的問題；并且著重

2、介紹了解決這些問題的 方法和根據四大原則而設計的專利緊固件。 1電氣觸頭不過熱四大原則電氣觸頭是通過導體連接而成并起導流作用，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，電流流過觸頭時會消耗 一部份電能，這部分電能轉化成熱能而引起觸頭發熱，觸頭溫度隨之升高直到發熱跟散熱達 到平衡。觸頭相對環境溫度的溫升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，出現過熱情況，觸頭會在短時間內嚴重受損出現 絕緣破壞、燒毀斷裂等情況

3、引起事故而中斷供電。觸頭的接觸電阻是由組成電氣觸頭的兩導體接觸面接觸而形成的，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大原則。1) 電氣觸頭的有效載流截面積是基礎。所謂有效載流截面積，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，作為導流的電氣觸頭，其不過 熱的載流量也取決于其載流截面積。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

4、凸面都有效接觸，否則壓力不夠，接觸面有效載流面 減小而增加了接觸電阻。3) 電氣觸頭的防腐蝕很重要。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。4) 電氣觸頭及緊固件材質疲勞。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。為使電氣觸頭不過熱，以上四大原則需要綜合考慮，缺一不可。專利緊固件新產品的技 術核心正是根據這四大原則而設計的。 2普通螺栓緊固電氣觸頭的問題根據電氣觸頭不過熱的四大原則分析普通螺栓在緊固電氣觸頭時，存在以下問題：1) 普通螺栓緊固電氣觸頭時所形成的有效載流截面積不足。電氣觸頭的有效載流面積應

5、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。普通螺栓緊固電氣觸 頭時，因螺帽外徑小，所以造成電氣觸頭的有效載流截面積不足；若在螺帽下加裝彈墊（彈 墊外徑小于螺帽外徑），緊固時螺帽施加的力作用在彈墊上，彈墊作用在平墊上的面積就是 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，即為有效載流面 積，其有效載流截面積更小。以M12普通螺栓為例，螺帽的受力側的面積為140 mm2，彈墊受力側的面積為130 mm2。 這是按照觸頭螺孔徑13 mm計算出來的，若現場加工不精確使螺孔不規則，其有效載流面積 將更小。若用M

6、12螺栓連接150 mm2電纜接線端，則形成的觸頭小于電纜截面積，當大電流 通過該觸頭時，由于截面積小、電流密度大而極易造成觸頭過熱而引發事故。就是小電流流 過時，此類電氣觸頭發熱量大，增加線損，很不經濟。再如，以4個M12普通螺栓緊固80×8 母排，觸頭的有效載流面積為4×130 mm2520 mm2，明顯小于母排的載流面積640 mm 2。2) 普通螺栓在緊固電氣觸頭時，連接處實際真正有效壓力面積不夠。普通螺栓在緊固電氣觸頭時，由于其緊固力作用面積小，其緊固力作用在觸頭導體 上總 的壓力不夠，電氣觸頭處容易出現因緊固力不夠而變形松動，在運行過程中由于熱脹冷縮的 作用這種

7、變形會加劇，如遇短路電流的沖擊，動穩定遭破壞，松動的結果必然是造成過熱， 如用螺帽加裝彈墊防松動，若彈墊質硬受壓后易斷，若質軟，受壓后不能起到防止螺帽松動 作用。3) 普通螺栓在緊固觸頭時，觸頭容易疲勞和腐蝕。由于普通螺栓緊固的觸頭存在有效載流面積不足和實際有效壓力面積不夠的問題，因此 按所連設備的額定負荷運行時其溫升將明顯升高，且在流過短路電流時可能不滿足熱穩定和 動穩定的要求，因此在重負荷或遭受短路電流后觸頭易氧化和引起材質疲勞，接觸電阻增加 進而不斷惡化而形成惡性循環。因此，普通螺栓緊固的電氣觸頭易發生過熱的問題3可解決電氣觸頭過熱的專利緊固件依據解決電氣觸頭不過熱的四大原則研究制造的專

8、利緊固件（專利號ZL01 2 14234.4 ），是針對普通螺栓緊固電氣觸頭時存在的問題，對緊固件進行了優化設計、特殊加工而生 產的，致力于全面、徹底、一次性解決電氣觸頭過熱問題。與普通螺栓相比專利緊固件作了以下優化技術設計，從而具有了以下明顯的優點。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。電氣觸頭的有效載流面積應大于所連接的導體或設備的載流面積，才能使該導電回路達 到設計的運行要求，否則會限制該回路設備的通流能力。專利緊固件加大了螺帽的外徑，螺 栓頭及螺帽的截面積的大小設計應遵循大于緊固電氣觸頭導體的最大載流截面積。專利緊固 件加大了螺栓頭及螺帽的受力側面積，當緊固觸頭時

9、受到緊固力的電氣觸頭的有效載流面積 大大增加，且在有短路電流流過時，電氣觸頭的熱穩定性就能很好。以M12專利緊固件為例，加大后的螺帽的受力側的面積為398 mm2，是普通螺栓的2.84倍 。若用M12螺栓連接150 mm2電纜接線端，則形成的觸頭有效載流面積為398 mm2，大大 超過所連接的電纜的截面積。若以4個M12專利緊固件緊固80×8母排，觸頭的有效載流面積 為4×398 mm21592 mm2，遠遠超過母排的載流面積640 mm2，可以防止觸頭有效載 流面積不夠而造成的過熱問題。表1是專利緊固件與普通螺栓有效載流面積的比較，從表中 可看出專利緊固件在載流面積上明顯

10、的增大。2) 對螺栓頭及螺帽受力面作了微小的內凹式處理，其受力面不是一個平 面，而是由中心向外沿有一定傾斜度，并使用普通螺帽代替彈墊作防松動件。當用專利緊固 件緊固觸頭時，螺帽外沿側先受力，中心受力相對小于外側，這種給到電氣觸頭的預壓力能 有效地解決在運行過程中由于熱膨脹的因素使觸頭發生形變的問題，增加了觸頭的抗疲勞能 力，特別是遇短路電流的沖擊，動穩定不會遭到破壞，因此采用內凹式處理過的專利緊固件 可以使觸頭運行過程中保持持久壓力，有效避免了在運行過程中因觸頭松動而引起的過熱事 故，也不用定期停電緊固觸頭的狀況。3) 加厚了螺帽，在緊固時要用比普通螺栓更大尺寸的扳手等緊固工具緊固，從而 加大

11、了安裝的緊固力和觸頭導體受到的壓力，減小了接觸電阻，提高了觸頭的動穩定性，增 強了電氣觸頭的抗疲勞能力。綜上所述，專利緊固件緊緊結合電氣觸頭不過熱的四大原則，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，采用內凹式螺帽，既維持壓力，又增強了電 氣觸頭的抗疲勞能力，兩方面的改進減小了接觸電阻，減小觸頭運行時的溫升而緩解了觸頭 的腐蝕，解決了普通螺栓緊固的觸頭在運行時存在的所有問題。 4試驗及實際運行情況4.1電氣觸頭溫升試驗對專利緊固件與普通螺栓緊固的電氣觸頭作了溫升對比試驗，如圖1所示，用相同 規格的專利緊固件A與普通螺栓B連接的鋁排制作的兩個電氣觸頭串在一起，通過一定的電

12、流 以模擬實際電氣觸頭的運行情況，兩個電氣觸頭都處于同樣的環境溫度和散熱條件，測量通 流一段時間后，兩個電氣觸頭處的溫度變化情況。為防止兩個電氣觸頭發熱后熱量傳遞影響 試驗結果，將被試件置于油介質中。將A與B交換位置分別試驗，用數字式紅外線測溫儀測量結果如表2所示（環境溫度為29 ） 。 試驗結果：專利產品的溫升明顯低于普通螺栓的溫升。 4.2實際運行情況該專利緊固件已在成都電業局青白江供電局使用三年多，主要應用于原來用普通螺栓緊 固經常出現過熱問題而多次處理尚未解決的電氣觸頭，用專利緊固件替代后未出現一例過熱 問題，得到使用單位的一致好評。 5結論電氣觸頭過熱問題一直困擾電力運行部門，影響電

13、力供電的可靠性和系統的安全運行， 解決電氣觸頭過熱問題是供電部門的一大宿愿。綜上所述，專利緊固件緊緊結合電氣觸頭不 過熱的四大原則，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， 采用內凹式螺帽，既維持壓力，又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，減小觸頭運行時的溫升而緩解了觸頭的腐蝕，解決了普通螺栓緊固的觸頭在運行時存 在的所有問題。這樣就能有效避免電氣觸頭過熱及其引起的事故和供電中斷，提高了供電的 可靠性和系統運行的安全性。雖然生產專利緊固件所需的成本相對普通螺栓而言增加了一些 ，但是其帶來的運行維護費用和事故停電造成損失大大減少。試驗測試和實際運行表

14、明，該專利緊固件能有效避免普通螺栓緊固電氣觸頭出現的過熱問題 ，對提高電氣設備的安全經濟運行有很大的作用，可在電力系統大力推廣使用。1電氣設備的發熱來源及熱故障 連接點是指電氣設備之間以及它們與母線或電纜之間的電氣連接部位。連接點過熱已經是電力系統的一個老問題，但隨著設備負荷的增加，用戶對供電可靠性要求的提高，在設備缺陷管理中成為一個越來越突出的問題，值得我們引起重視，認真研究其發生發展的原因，以便徹底解決。 (1)電氣設備發熱源。電氣設備在工作的時候，由于電流、電壓的作用，將產生電阻損耗發熱、介質損耗發熱、鐵損致熱等3種熱故障。 (2)電氣設備熱故障。電氣設備的熱故障可分為外部故障和內部故障

15、。接觸不良，是電氣設備的外部故障；長期暴露在大氣中的各種電氣裸接頭因接觸不良常常引起過熱故障。 (3)電氣設備的內部故障。這是指封閉在固體絕緣、油絕緣以及設備殼體內部的電氣回路故障和絕緣介質劣化引起的故障。根據各種電氣設備的內部結構和運行狀態，依據傳熱學理論，分析金屬導電回路、絕緣油和氣體等引起的傳導、對流，從電氣設備外部顯現的溫度分布熱像圖，可以判斷出各種內部故障。 2預防電氣設備熱故障的對策 (1)金具質量。變電所母線及設備線夾金具，根據需要選用優質產品，載流量及動熱穩定性能，應符合設計要求。特別是設備線夾，應積極采用先進的銅、鋁擴散焊工藝的銅鋁過渡產品，堅決杜絕偽劣產品入網運行。 (2)防氧化。設備接頭的接觸表面要進行防氧化處理，應優先采用電力復合脂(即導電膏)以代替傳統常規的凡士林。 (3)接觸面處理。接頭接觸面可采用銼刀把接頭接觸面嚴重不平的地方和毛刺銼掉，使接觸面平整光潔，但應注意母線加工后的截面減少值：銅質不超過原截面的3%，鋁質不超過5%。 (4)緊固壓力控制。部分檢修人員在接頭的連接上存有誤區，認為連接螺栓擰的愈緊愈好，其實不然。因鋁質母線彈性系數小，當螺母的壓力達到某個臨界壓力值時，若材料的