CN109728496A - 一种解决电力系统中连接点发热问题的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种解决电力系统中连接点发热问题的方法，该方法是将液态金属加热到熔点，使液态金属熔化为液态，其较高的空隙填充特性将把连接点间的接触面缝隙填满，当熔化后的液态金属接触到输配电线路的连接点的接触面时，温度降低，重新转变为固态，从而将连接点间的接触面缝隙填充满，大大提高了连接点的接触面积，解决电连接接触面在微观上的凹凸不平产生收缩电阻的问题，同时可以避免因接触面松动导致的接触面氧化，进一步减小接触电阻，提高输配电线路连接点处的通流能力，可广泛应用于输电和配电领域。

Description

一种解决电力系统中连接点发热问题的方法

技术领域

本发明属于电力输送领域，涉及一种解决电力系统中连接点发热问题的方法。

背景技术

输配电线路中的连接点较多，有输电线缆的续接、终端连接，以及设备与线缆的连接、各种开关的触头连接等，这些连接点的发热一直都是引人关注的重大问题，连接点发热不仅会带来大量电能损耗，严重时会造成设备故障和停电事故，给国家和人民造成重大损失。因此连接点的可靠性决定着整个输配电线路的安全运行，连接点的发热问题急需解决。

一般电连接发热问题的根本原因是连接点接触面存在一个称为“接触电阻”的附加电阻，使接触处产生局部高温，导致电连接头发热。宏观上，导线连接点松动导致接触面之间的缝隙增大，接触面积减小，由此导致接触面直接接触到空气接触面氧化严重，也造成接触电阻的增大，使电接头接触部分热量更高，外加物质本身的热胀冷缩现象使连接点更加松动，如此恶性循环。微观上，由于元件表面凹凸不平，两接触元件在接触时电流通过接触表面的若干导电斑点流经两接触表面。当电流通过导电斑时，电流线发生收缩，电流路径变长，有效导电面积变小，产生收缩电阻。为了改善导电性能，连接管表面通常镀上一层锡膜，由于膜层的表面效应，使得接触表面产生膜层电阻，导致电接头的发热量增加。

目前改善电连接头发热的方法有涂抹导电膏、加强机械连接。导电膏用于金属导体连接处，起到降低接触电阻、抗氧化、抗腐蚀等作用。但是，导电膏在使用一段时间后会发生固化，不但失去了应有的作用，反而使接触电阻增大、导致电路发热，造成严重后果，长时间放置或服役后，还会发生金属颗粒与油层分离的现象，由于单纯的矿物油不能起到导电作用而单纯的金属颗粒不能起到对金属连接面的密封作用，所以会使电连接头与空气发生氧化反应，接触电阻增大，且金属颗粒易被氧化，使得导电膏的稳定性降低。对于加强机械连接，如并帽连接、压接、采用专用线夹，加强固定支架等方法，可以使发热问题近期内得到改善，却无法解决长时间运行后的接头松动问题，而且安装工艺复杂，存在很多不可控因素。

发明内容

本发明的目的在于消除输配电线路中各种连接点的发热问题，提供一种解决电力线路中连接点发热问题的方法，具体是在连接点处添加液态金属，该液态金属具有高导电率、高导热率、抗腐蚀、稳定性能好以及纳米级孔隙填充特性等优秀性能，可以解决连接点处因接触电阻增大而导致的发热问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：

一种解决电力系统中连接点发热问题的方法，包括以下步骤：

1)用酒精清洗电缆与接线端子连接处，晾干备用；

2)在电缆及接线端子连接处均匀涂敷一层活性连接剂；

3)在接线端子中加入液态金属颗粒；

4)同时加热电缆和接线端子，待液态金属颗粒熔化后，将电缆插入接线端子中，液态金属在电缆和接线端子之间完全润湿后，停止加热并冷却，完成连接。

所述的液态金属选自熔点在200-240℃的金属，具体选自锡、锌、铋、铟、铜、铝的多元合金。

优选地，所述的新型液态金属选自铜、锌、铋、锡四元合金，其中Cu元素的含量为0.7％，Zn元素的含量在1％-1.5％之间，Bi元素的含量在0.5％-1.5％之间，其余为Sn元素。此处的“％”为质量百分含量。

本发明所述的活性连接剂能够去除电缆表面的氧化层，提高液态金属在电缆表面的润湿性；本发明对活性连接剂不进行特别限制，但所采用的活性连接剂在经加热后不应生成影响连接效果或导电效果、以及带有腐蚀性的物质。

优选地，本发明所述的活性连接剂选自松香或以松香为主要成分的活性化松香等物质。

本发明所述的输配电线路中连接点包括输配电线路中的中间接续、跳线连接、导线与设备的连接、隔离开关和断路器触头的连接，以及其他连接方式。

本发明方法的原理在于将液态金属加热到熔点，使液态金属熔化为液态，其较高的空隙填充特性将把连接点间的接触面缝隙填满，当熔化后的液态金属接触到输配电线路的连接点的接触面时，温度降低，重新转变为固态，从而将连接点间的接触面缝隙填充满，起到输配电线路中的连接作用，并大大提高了连接点的接触面积，解决电连接接触面在微观上的凹凸不平产生收缩电阻的问题，同时可以避免因接触面松动导致的接触面氧化，减小接触电阻。

本发明的优点是：采用液态金属作为连接点接触面间的接触介质，该液态金属能够实现接触面间的无缝隙填充，有效降低连接点的接触电阻，减少发热量，避免了因连接点发热而导致的故障和事故，实现电能的安全、稳定、节能传输。

具体实施方式

本发明是采用液态金属填充于输配电线路的连接点接触面之间，减小连接点处的接触电阻，降低输配电线路连接点的发热，减少电能损耗以及降低输配电线路事故。所述新型液态金属为锡、锌、铋、铜的四元合金。

实施例1

制作接线端子，其中导线为10mm²的JKYJ铜电缆，铜接线端子为DT-10，连接步骤如下：

1)用酒精清洗电缆与接线端子连接处，晾干备用；

2)在电缆及接线端子连接处均匀涂敷一层活性连接剂；

3)在接线端子中加入液态金属颗粒；

4)同时加热电缆和接线端子，待液态金属颗粒熔化后，将电缆插入接线端子中，液态金属在电缆和接线端子之间完全润湿后，停止加热并冷却，完成连接。

该实施例中新型液态金属选自Cu-Zn-Bi-Sn四元合金，其中Cu元素的含量为0.7％，Zn元素的含量在1％-1.5％之间，Bi元素的含量在0.5％-1.5％之间，其余为Sn元素。

完成连接后的铜接线端子参照“GBT 2317.3-2008电力金具试验方法第3部分：热循环试验”进行温升试验，其试验结果如下表所示。

从试验结果看出，#01、#02、#03材料的导线端子温升值都较低，其中#01、#03的最低，分别为37℃和37.4℃，采用导电膏涂覆层的传统压缩连接方式的端子温升值为50.9℃，采用#01液态金属材料连接后的温升值要比采用导电膏涂覆层的传统压缩连接方式的端子温升值低13.9℃。说明采用液态金属材料的电连接比采用导电膏涂覆层的电连接发热量要小。

实施例2

制作接线端子，其中导线为10mm²的JKLYJ铝电缆，铝接线端子为DL-10，连接步骤同实施例1。

完成连接后的铜接线端子参照“GBT 2317.3-2008电力金具试验方法第3部分：热循环试验”进行温升试验，其试验结果如下表所示。

从表中可以看出，液态金属材料#01、#02、#03和#04连接的铝导线，温升值由高到低，之后又继续增加，#03材料的温升值最低。采用导电膏涂覆层的传统压缩连接方式，其温升值均比液态金属材料连接的高出4℃以上。说明采用液态金属材料的电连接比采用导电膏涂覆层的电连接发热量要小。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于输配电线路之外的连接技术领域，因此在不背离权利要求及同等范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (7)

1.一种解决电力系统中连接点发热问题的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)用酒精清洗电缆与接线端子连接处，晾干备用；

2)在电缆及接线端子连接处均匀涂敷一层活性连接剂；

3)在接线端子中加入液态金属颗粒；

4)同时加热电缆和接线端子，待液态金属颗粒熔化后，将电缆插入接线端子中，液态金属在电缆和接线端子之间完全润湿后，停止加热并冷却，完成连接。

2.根据权利要求1所述的解决电力系统中连接点发热问题的方法，其特征在于，所述液态金属选自熔点在200-240℃的金属。

3.根据权利要求1或2所述的解决电力系统中连接点发热问题的方法，其特征在于，所述液态金属选自锡、锌、铋、铟、铜、铝的多元合金。

4.根据权利要求3所述的解决电力系统中连接点发热问题的方法，其特征在于，所述的液态金属选自Cu-Zn-Bi-Sn四元合金。

5.根据权利要求4所述的解决电力系统中连接点发热问题的方法，其特征在于，所述的Cu-Zn-Bi-Sn四元合金的组成为Cu：0.7％，Zn：1％-1.5％，Bi：0.5％-1.5％之间，余量为Sn。

6.根据权利要求1所述的解决电力系统中连接点发热问题的方法，其特征在于，所述的活性连接剂选自松香或以松香为主要成分的活性化松香。

7.根据权利要求1所述的解决电力系统中连接点发热问题的方法，其特征在于，所述连接点包括输配电线路中的中间接续、跳线连接、导线与设备的连接、隔离开关和断路器触头的连接。