Опасности и способы устранения чрезмерного контактного сопротивления в выключателях или высоковольтных коммутаторах

Автоматический выключатель — это коммутационное устройство, способное замыкать, проводить и разрывать ток в нормальных условиях цепи, а также выполнять эти операции в аварийных режимах в течение заданного времени. Как правило, устройства на напряжение выше 3 кВ называются высоковольтными выключателями.
Контактное сопротивление — это сопротивление, возникающее на поверхности соединения двух проводников. Основные причины его появления:
1. Наличие на поверхности проводника оксидной плёнки или загрязнений (обладающих высоким удельным сопротивлением);
2. Малая площадь контакта между проводниками, иногда сводящаяся к точечному соприкосновению;
3. Недостаточное давление между контактирующими поверхностями, приводящее к микроскопическим зазорам.
Контактное сопротивление выключателя должно быть как можно меньшим. Обычно допустимые значения составляют 10–20 мОм, а для некоторых типов — 100–500 мкОм.

Из-за стягивания тока между контактами выключателя (вследствие уменьшения площади соприкосновения), наличия поверхностных плёнок (пылевых, оксидных, неорганических, органических) и электрохимической коррозии локальное сопротивление в зоне контакта может значительно возрастать. Плохой контакт также является одной из ключевых причин. При больших токах в цепи чрезмерное контактное сопротивление приводит к сильному нагреву, способному вызвать изменение цвета металла или даже его расплавление.

Факторы, влияющие на контактное сопротивление
Контактное сопротивление выключателей зависит от материала контактов, прижимного усилия, состояния поверхности, рабочего напряжения и тока.
1) Материал контактов
Для контактных пар одинакового размера, но из разных материалов, сопротивление будет разным. Например, для контактов диаметром 1 мм оно составляет ≤5 мОм для медных сплавов и ≤15 мОм для железных.
2) Прижимное усилие
Прижимное усилие — это сила, действующая перпендикулярно поверхности контакта. С его увеличением растёт количество и площадь микроскопических точек соприкосновения, а деформация в этих точках переходит из упругой в пластическую. Это снижает сопротивление из-за уменьшения локального сопротивления в точках контакта. Величина усилия зависит от геометрии контактов и свойств материала.
3) Состояние поверхности
а. Загрязнения (пыль, масло) на поверхности контактов образуют рыхлые плёнки, которые могут заполнять микронеровности, уменьшая площадь контакта и повышая сопротивление, причём его значение становится нестабильным.
б. Плёнки, образующиеся за счёт физической и химической адсорбции, возникают на поверхности металла в результате миграции электронов после физического взаимодействия.
4) Рабочее напряжение
При достижении определённого порогового напряжения плёнка на контактах пробивается, и сопротивление резко падает. Однако из-за теплового эффекта, ускоряющего химические реакции вблизи плёнки, происходит её частичное восстановление. Это приводит к нелинейной зависимости сопротивления. Вблизи порогового напряжения даже небольшие колебания падения напряжения могут вызывать изменения тока в десятки раз, что значительно влияет на контактное сопротивление. Неучёт этой нелинейности может привести к ошибкам при испытаниях и эксплуатации выключателя.
5) Ток

При превышении определённого значения тока джоулево тепло, выделяющееся в микроскопических точках контакта, вызывает размягчение или плавление металла, что снижает локальное сопротивление и, соответственно, общее контактное сопротивление.

Решения для неисправностей, связанных с перегревом выключателей
Существует три способа устранения чрезмерного нагрева выключателя:
① При перегреве контактов выключателя очистите подвижные и неподвижные контакты от загрязнений в соответствии с техническими требованиями. Одновременно протрите металлические части контактов до блеска и нанесите токопроводящую пасту согласно спецификации.
② Окисление контактной поверхности. Во время ремонта обработайте металлическую контактную часть, чтобы обеспечить ровную поверхность и металлический блеск; нанесите небольшое количество электротехнической смазки, а затем измерьте переходное сопротивление разъединителя.

③ При плохом контакте между подвижными и неподвижными контактами выключателя во время установки и обслуживания следует затянуть болты и нанести электротехническую смазку на контактную часть для улучшения электропроводности и предотвращения коррозии или окисления контактов.

Другие связанные статьи:
Почему для измерения переходного сопротивления требуется ток 100А или выше?
Опасности и устранение чрезмерного переходного сопротивления выключателей или высоковольтных разъединителей
Как измерить переходное сопротивление без изменения схемы?
Как правильно проверить переходное сопротивление высоковольтного распределительного устройства или выключателя?
Почему возникает чрезмерное переходное сопротивление во вторичных цепях электроустановок?
Что входит в перечень испытаний при приемке и техническом обслуживании подстанций 110кВ/220кВ?

Переносной измеритель переходного сопротивления -- JYL (Kingrun)

Kingrun Transformer Instrument Co.,Ltd.

Больше тестеров трансформаторов от Kingrun