多影响因素下开关柜梅花触头的电接触性能

多影响因素下开关柜梅花触头的电接触性能

谌智明1，胡云峰2，郑可晓3

1.温州市实川电气有限公司，浙江温州，325000  2.乐清市高富电子有限公司，浙江温州，325608  3.浙江今立电器有限公司，浙江温州，325600

摘要：作为配电系统中最核心的构成单元之一，主回路对应开关柜梅花触头的运行安全会直接对整个开关柜装置的运行可靠性水平产生影响。为进一步提高开关柜梅花触头对应电接触性能，就需要对开关柜梅花触头接触部位进行镀银处理，而在此期间镀银层的厚度、粗糙度、以及硬度等因素均会对开关柜梅花触头的使用性能产生影响，因此有必要围绕多影响因素背景下的开关柜梅花触头电接触性能进行深入研究，基于有限元分析方法构建开关柜梅花触头模型，分析不同镀银层厚度以及硬度条件对开关柜梅花触头电接触性能的影响，取得确切研究结论，从而为开关柜梅花触头电接触状态可靠性提供技术支持与数据依据。

关键词：开关柜；梅花触头；电接触性能；影响因素

    从配电网系统运行角度上来说，作为配电网系统可靠性的决定性影响因素之一，中低压开关柜装置的安全性备受各方关注与重视。随着应用经验的累积，发现在开关柜装置工程化应用中，故障问题多集中在开关柜梅花触头不良发热方面。受到开关柜梅花触头电接触部位电阻值增大因素的影响，导致开关柜装置内部温升趋势明显，而作为开关柜装置内直接起到隔离以及导通作用的元器件，开关柜梅花触头必须对电接触性能进行改进，以采取合理措施对开关柜梅花触头进行优化，以达到合理控制接触电阻水平的目的，这对于预防接触部位频繁出现温升故障有积极意义。围绕这一问题，有大量人员展开了深入研究与分析，认为开关柜梅花触头电接触性能优化的核心在于对镀银层的处理，这是由于镀银层导热、导电以及抗氧化能力突出，可以通过对开关柜梅花触头接触部位进行镀银处理的方式，对动静触头接触状态下接触电阻水平进行控制，以促进开关柜梅花触头耐腐蚀性能提升，同时对触头连接部位通过电流状态下的发热量予以严格控制，值得引起业内人士的高度关注。

1 镀层厚度

假定在开关柜梅花触头电接触性能模拟实验中，将镀层厚度控制在1~32um范围内，同时对接触部位镀银层表面粗糙度进行设置，以1.6um为标准，以维氏硬度为镀银层表面硬度，取值为120HV。通过参数扫描的方式展开不同镀银层厚度条件下开关柜梅花触头电接触性能表现的实验。结果显示：在镀银层厚度取值为0的情况下，对应温升数据为41.2K；在镀银层厚度取值为8.0um的情况下，对应温升数据为41.4K；在镀银层厚度取值为16.0um的情况下，对应温升数据为41.8K；在镀银层厚度取值为24.0um的情况下，对应温升数据为42.1K；在镀银层厚度取值为32.0um的情况下，对应温升数据为42.4K。以上数据提示：伴随镀银层厚度的增加，开关柜梅花触头温升值呈现出缓慢上升趋势。虽然镀银层厚度有增加爱趋势，接触部位的温升有所增大，但变化幅度整体来看偏小，提示镀银层厚度增加对开关柜梅花触头接触电阻值（温升）的影响不够明显。但在镀银层厚度自0增长至4.0um范围内，开关柜梅花触头电接触部位的温升值变化率增大，有对数函数变化趋势特点

2 镀层硬度

对于开关柜梅花触头而言，其电接触表面接触状态会直接受到硬度参数的影响，并进而对接触区域温度上升变化趋势产生影响。若我们假定镀银层厚度为8.0um，将接触区域镀银层表面硬度变化区间控制在60HV~140HV范围内，同时设置表面粗糙度维持在1.6um，则可以对不同硬度因素影响下梅花触头的温升变化进行分析，在镀银层维氏硬度为60HV的情况下，对应温升为40.95℃；在镀银层维氏硬度为80HV的情况下，对应温升为41.15℃；在镀银层维氏硬度为100HV的情况下，对应温升为41.35℃；在镀银层维氏硬度为120HV的情况下，对应温升为41.55℃；在镀银层维氏硬度为140HV的情况下，对应温升为41.75℃。结合以上数据结果来看：在接触部位镀银层硬度水平呈现出上升趋势的背景下，对于开关柜梅花触头而言，其接触部位温升值呈现出正相关变化趋势。硬度值为60HV情况下，对应温升值为最小值，即40.95K，而硬度值上升至140HV情况下，温升值达到最大状态，即41.75K。从这一角度上来说，开关柜梅花触头接触部位温升值在所设定硬度值取值区间内有一定升高趋势。虽然镀银层硬度值持续上升，接触部位温升呈现出提升的变化趋势，但变化幅度相对较小，提示镀银层厚度增加对开关柜梅花触头电接触电阻值（温升）的影响偏小。

3 结束语

    本次研究中基于有限元分析方法构建开关柜梅花触头模型，分析不同镀银层厚度以及硬度条件对开关柜梅花触头电接触性能的影响，取得确切研究结论，总结为以下两个方面：第一，虽然镀银层厚度有增加爱趋势，接触部位的温升有所增大，但变化幅度整体来看偏小，提示镀银层厚度增加对开关柜梅花触头接触电阻值（温升）的影响不够明显。但在镀银层厚度自0增长至4.0um范围内，开关柜梅花触头电接触部位的温升值变化率增大，有对数函数变化趋势特点；第二，开关柜梅花触头接触部位温升值在所设定硬度值取值区间内有一定升高趋势。虽然镀银层硬度值持续上升，接触部位温升呈现出提升的变化趋势，但变化幅度相对较小，提示镀银层厚度增加对开关柜梅花触头电接触电阻值（温升）的影响偏小。

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