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1、电气火灾中接触发热的原因分析电气火灾中接触发热的原因分析 电接触发热是电气火灾重要成因之一,在火灾事故调查工作中比较多见。电接触痕迹的形成原因多种多样,只有深入查清其痕迹 形成原因,才能做出科学的、有实际意义的论断。 能够引发火灾的电接触焦耳热,是由于电流的热效应引起的,它按的规律放热。焦耳热的公式说明,发热主要由两个因素 组成,即电流和电阻,均属电气物理量。在现场勘查中发现电接触熔痕后,应进一步查找熔痕形成的原因和客观上具备的条 件,只有在痕迹现象与痕迹形成原因基本上没有矛盾,且符合客观条件的情况下,才可做出结论。例如在一起火场勘查中, 发现插头上的两个插片熔掉一半,整个插座和木槽板及导线被
2、烧,附近两台仪表也被烧毁,从痕迹上可以断定为插头接触不 良,接触电阻过大、过热引起火灾。但在查找中发现该电源线与调压器连接,且调压器里边的扼流圈被烧毁。同时查明是因 为有一个电子管故障导致扼流圈过热短路,短路的非正常电流激发了本来已处于严重恶化状态的插销过热起火。此案例中插 头与插座接触发热熔化引起火灾是由电流、电阻两个因素之一或两个因素同时决定的。而在实际 勘查过程中,对于这种痕迹物证,往往归结为插头、插座接触不良或接触电阻过大、过热引起的,而忽略了电流作用的因素。而 此案例中插头的熔化痕迹正是短路的大电流作用的结果。所以对于现场中发现的痕迹物证不能轻易地下结论,必须进行全面 、细致的勘查,
3、查清其形成原因,才能得出客观、正确的结论。 下面对影响接触电阻发热的因素进行分析: 接触电阻 接触电阻由两部分组成,即收缩电阻和表面膜电阻。收缩电阻是电流在流经电接触区域时,从原来截面较大的导体 突然转入截面很小的接触点,电流发生剧烈收缩现象,此现象所呈现的附加电阻称为收缩电阻。表面膜电阻为在电接触的接 触面上,由于污染而覆盖着一层导电性很差的物质,这就是接触电阻的另一部分膜电阻。很多现场勘查人员对插片、插 座烧毁的痕迹习惯归结为接触不良、接触电阻过大所致,其实导致接触电阻增大有很多原因。 接触形式 接触电阻的形式可分为三类:点接触、线接触和面接触。接触形式对收缩电阻的影响主要表现在接触点的数
4、目上。一般情况 下,面接触的接触点数最大而最小;点接触则最小,最大;线接触则介于两者之间。接触形式对膜电阻的影响 主要是看每一个接触点所承受的压力。一般情况下,在对触头外加压力相同的情况下,点接触形式最小,单位面积承受压 力最大,容易破坏表面膜,所以有可能使减到最小;反之,面接触的就最小,对的破坏力最小,值有可能 最大。在实际情况中,需要综合以上两个因素,对接触电阻的大小进行具体的分析判断。 接触压力 接触压力对收缩电阻值和表面膜电阻值的影响最大,的增加使接触点的有效接触面积增大,即接触点数增加,从 而使减小。当加大超过一定值时,可使触头表面的气体分子层吸附膜减少到个;当超过材料的屈服压强时,
5、产 生塑性变形,表面膜被压碎出现裂缝,从而增加了接触面积,这就使收缩电阻因表面膜电阻的减小而下降,和 同时减小,从而使接触电阻大大下降。相反,当接触不到位、接触触头失去了弹性变形等原因使接触压力下降时,接 触面积减小,收缩电阻增大,表面膜电阻受的破坏作用减弱或不受其影响,从而使表面膜电阻增大。同时因 增大,使接触面积减小,从而使增大,二者的综合作用使接触电阻整体上升。 接触表面的光洁度 接触表面的光洁度对接触电阻有一定的影响,这主要表现在接触点数的不同。接触表面可以是粗加工、精加工,甚至是采用机 械或电化学抛光。不同的加工形式直接影响接触点数的多少,并最终影响接触电阻的大小。 接触电阻在长期工
6、作中的稳定性 电阻接触在长期工作中要受到腐蚀作用: ()化学腐蚀。电接触的长期允许温度一般都很低,虽然接触面的金属不与周围介质接触,但周围介质中的氧会从接触点周围 逐渐侵入,并与金属起化学作用,形成金属氧化物,从而使实际接触面积减小,使增加,接触点温度上升。温度越高, 氧分子的活动力越强,可以更深地侵入到金属内部,这种腐蚀作用变得更为严重; ()电化学腐蚀。不同的金属构成电接触时,能够发生这种腐蚀。它使负极金属溶解到电解液中,造成负电极金属的 腐蚀。 温度 当接触点温度升高时,金属的电阻率就会有所增大,但材料的硬度有所降低,从而使接触点的有效面积增大。前者使增大, 后者使减小,结果是两者互为补
7、偿,故接触电阻变化甚微。但是,发热使接触面上生成氧化层薄膜,增加了接触电阻, 这种接触电阻可成百成千倍地增大。其氧化速度与触头表面温度有关,当发热温度超过某一临界温度时,这个过程就会加速 进行,这就限制了接触面的极限允许温度。否则,则将使接触电阻剧增,会引起恶性循环。另外,当发热温度超过一定值时 ,弹簧接触部分的弹性元件会被退火,使压力降低,也会使接触电阻增加,恶性循环加剧,最后会导致连接状态遭到破坏。 材料性质 构成电接触的金属材料的性质,直接影响接触电阻的大小,比如:电阻率、材料的布氏硬度、材料的化学性质、材料 的金属化合物的机械强度等。以我国普遍使用的铜为例,铜有良好的导电和导热性能,其
8、强度和硬度都比较高,熔点也较高 ,易于加工。因此铜线接头在接触良好的情况下,温度低于无接头部位的温度;但在高温下,其在大气或变压器油中也能氧 化,生成,其导电性很差,氧化膜厚度随着时间和温度的增加而不断地增加,接触电阻也成倍地增加,有时甚至使 用闭合电路出现断路现象。因此铜不适合于做非频繁操作电器的触头材料,对于频繁操作的接触器,电流大于时, 氧化膜在开闭时产生电弧的高温作用下分解,可采用铜触头。从整体减小接触电阻的角度看,可在铜上镀银、镶银或锡 ,后两者的优点是及值小,氧化膜机械强度很低,因此铜件上采取此措施可减小。 影响电流增大的因素 短路 无论是载流导体还是电器都必须经受短路电流的考验。
9、短路是极严重的事故状态,在极短时间内载流部分要承受比正常运行时大 许多倍的短路电流手工艺热效应作用和电动力冲击。短路事故发生在保护装置手工艺保护作用正常情况下,低阻抗短路线路 中电流大,保护装置也需要一定的动作时间,在事故切除前电器或导体及电接触部分在短路电流热效应的作用下,其温度仍 有可能被加热到很高的程度。如果保护装置未按规定要求安装或动作电流、动作时间、整定值过大以及装置失灵起不到保护 作用时,这种低阻抗短路的大电流会给电器设备各个环节造成很大的威胁(包括电接触部分),大电流作用在电接触部分产 生很大的热量,足以引燃周围可燃物,甚至熔化电接触件。 过负荷 所谓过负荷,是指电气设备或导线的负荷超过了其额定值。造成过负荷的原因有以下几个方面: ()设计、安装时选型不正确,使电气设备的额定容量小于实际负载容量; ()设备或导线随意安装接,增加负荷,造成超载运行; ()检修、维护不及时,使设备或导线长期处于带电运行状态。 过负荷的实质是电流增大,使更多的电能转变为热能,尤其是可导致过热电接触部位,达到一定温度,就会引发火灾。