電氣火災(zāi)中接觸發(fā)熱的原因分析

1、電氣火災(zāi)中接觸發(fā)熱的原因分析 更新日期：2011年03月26日 電接觸發(fā)熱是電氣火災(zāi)重要成因之一，在火災(zāi)事故調(diào)查工作中比較多見。電接觸痕跡的形成原因多種多樣，只有深入查清其痕跡形成原因，才能做出科學(xué)的、有實(shí)際意義的論斷。 能夠引發(fā)火災(zāi)的電接觸焦耳熱，是由于電流的熱效應(yīng)引起的，它按的規(guī)律放熱。焦耳熱的公式說明，發(fā)熱主要由兩個(gè)因素組成，即電流和電阻，均屬電氣物理量。在現(xiàn)場(chǎng)勘查中發(fā)現(xiàn)電接觸熔痕后，應(yīng)進(jìn)一步查找熔痕形成的原因和客觀上具備的條件，只有在痕跡現(xiàn)象與痕跡形成原因基本上沒有矛盾，且符合客觀條件的情況下，才可做出結(jié)論。例如在一起火場(chǎng)勘查中，發(fā)現(xiàn)插頭上的兩個(gè)插片熔掉一半，整個(gè)插座和木槽板及導(dǎo)線被燒

2、，附近兩臺(tái)儀表也被燒毀，從痕跡上可以斷定為插頭接觸不良，接觸電阻過大、過熱引起火災(zāi)。但在查找中發(fā)現(xiàn)該電源線與調(diào)壓器連接，且調(diào)壓器里邊的扼流圈被燒毀。同時(shí)查明是因?yàn)橛幸粋€(gè)電子管故障導(dǎo)致扼流圈過熱短路，短路的非正常電流激發(fā)了本來已處于嚴(yán)重惡化狀態(tài)的插銷過熱起火。此案例中插頭與插座接觸發(fā)熱熔化引起火災(zāi)是由電流、電阻兩個(gè)因素之一或兩個(gè)因素同時(shí)決定的。而在實(shí)際 勘查過程中，對(duì)于這種痕跡物證，往往歸結(jié)為插頭、插座接觸不良或接觸電阻過大、過熱引起的，而忽略了電流作用的因素。而此案例中插頭的熔化痕跡正是短路的大電流作用的結(jié)果。所以對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)中發(fā)現(xiàn)的痕跡物證不能輕易地下結(jié)論，必須進(jìn)行全面、細(xì)致的勘查，查清其形成原

3、因，才能得出客觀、正確的結(jié)論。下面對(duì)影響接觸電阻發(fā)熱的因素進(jìn)行分析 接觸電阻接觸電阻由兩部分組成，即收縮電阻和表面膜電阻。收縮電阻是電流在流經(jīng)電接觸區(qū)域時(shí)，從原來截面較大的導(dǎo)體突然轉(zhuǎn)入截面很小的接觸點(diǎn)，電流發(fā)生劇烈收縮現(xiàn)象，此現(xiàn)象所呈現(xiàn)的附加電阻稱為收縮電阻。表面膜電阻為在電接觸的接觸面上，由于污染而覆蓋著一層導(dǎo)電性很差的物質(zhì)，這就是接觸電阻的另一部分膜電阻。很多現(xiàn)場(chǎng)勘查人員對(duì)插片、插座燒毀的痕跡習(xí)慣歸結(jié)為接觸不良、接觸電阻過大所致，其實(shí)導(dǎo)致接觸電阻增大有很多原因。 接觸形式接觸電阻的形式可分為三類：點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸。接觸形式對(duì)收縮電阻的影響主要表現(xiàn)在接觸點(diǎn)的數(shù)目上。一般情況下，面接觸的

4、接觸點(diǎn)數(shù)最大而最?。稽c(diǎn)接觸則最小，最大；線接觸則介于兩者之間。接觸形式對(duì)膜電阻的影響主要是看每一個(gè)接觸點(diǎn)所承受的壓力。一般情況下，在對(duì)觸頭外加壓力相同的情況下，點(diǎn)接觸形式最小，單位面積承受壓力最大，容易破壞表面膜，所以有可能使減到最小；反之，面接觸的就最小，對(duì)的破壞力最小，值有可能最大。在實(shí)際情況中，需要綜合以上兩個(gè)因素，對(duì)接觸電阻的大小進(jìn)行具體的分析判斷。 接觸壓力接觸壓力對(duì)收縮電阻值和表面膜電阻值的影響最大，的增加使接觸點(diǎn)的有效接觸面積增大，即接觸點(diǎn)數(shù)增加，從而使減小。當(dāng)加大超過一定值時(shí)，可使觸頭表面的氣體分子層吸附膜減少到個(gè)；當(dāng)超過材料的屈服壓強(qiáng)時(shí)，產(chǎn)生塑性變形，表面膜被壓碎出現(xiàn)裂縫，從

5、而增加了接觸面積，這就使收縮電阻因表面膜電阻的減小而下降，和同時(shí)減小，從而使接觸電阻大大下降。相反，當(dāng)接觸不到位、接觸觸頭失去了彈性變形等原因使接觸壓力下降時(shí)，接觸面積減小，收縮電阻增大，表面膜電阻受的破壞作用減弱或不受其影響，從而使表面膜電阻增大。同時(shí)因增大，使接觸面積減小，從而使增大，二者的綜合作用使接觸電阻整體上升。 接觸表面的光潔度接觸表面的光潔度對(duì)接觸電阻有一定的影響，這主要表現(xiàn)在接觸點(diǎn)數(shù)的不同。接觸表面可以是粗加工、精加工，甚至是采用機(jī)械或電化學(xué)拋光。不同的加工形式直接影響接觸點(diǎn)數(shù)的多少，并最終影響接觸電阻的大小。 接觸電阻在長(zhǎng)期工作中的穩(wěn)定性電阻接觸在長(zhǎng)期工作中要受到腐蝕作用：（

6、）化學(xué)腐蝕。電接觸的長(zhǎng)期允許溫度一般都很低，雖然接觸面的金屬不與周圍介質(zhì)接觸，但周圍介質(zhì)中的氧會(huì)從接觸點(diǎn)周圍逐漸侵入，并與金屬起化學(xué)作用，形成金屬氧化物，從而使實(shí)際接觸面積減小，使增加，接觸點(diǎn)溫度上升。溫度越高，氧分子的活動(dòng)力越強(qiáng)，可以更深地侵入到金屬內(nèi)部，這種腐蝕作用變得更為嚴(yán)重；（）電化學(xué)腐蝕。不同的金屬構(gòu)成電接觸時(shí)，能夠發(fā)生這種腐蝕。它使負(fù)極金屬溶解到電解液中，造成負(fù)電極金屬的腐蝕。 溫度當(dāng)接觸點(diǎn)溫度升高時(shí)，金屬的電阻率就會(huì)有所增大，但材料的硬度有所降低，從而使接觸點(diǎn)的有效面積增大。前者使增大，后者使減小，結(jié)果是兩者互為補(bǔ)償，故接觸電阻變化甚微。但是，發(fā)熱使接觸面上生成氧化層薄膜，增加了

7、接觸電阻，這種接觸電阻可成百成千倍地增大。其氧化速度與觸頭表面溫度有關(guān)，當(dāng)發(fā)熱溫度超過某一臨界溫度時(shí)，這個(gè)過程就會(huì)加速進(jìn)行，這就限制了接觸面的極限允許溫度。否則，則將使接觸電阻劇增，會(huì)引起惡性循環(huán)。另外，當(dāng)發(fā)熱溫度超過一定值時(shí)，彈簧接觸部分的彈性元件會(huì)被退火，使壓力降低，也會(huì)使接觸電阻增加，惡性循環(huán)加劇，最后會(huì)導(dǎo)致連接狀態(tài)遭到破壞。 材料性質(zhì)構(gòu)成電接觸的金屬材料的性質(zhì)，直接影響接觸電阻的大小，比如：電阻率、材料的布氏硬度、材料的化學(xué)性質(zhì)、材料的金屬化合物的機(jī)械強(qiáng)度等。以我國(guó)普遍使用的銅為例，銅有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，其強(qiáng)度和硬度都比較高，熔點(diǎn)也較高，易于加工。因此銅線接頭在接觸良好的情況下，溫

8、度低于無接頭部位的溫度；但在高溫下，其在大氣或變壓器油中也能氧化，生成，其導(dǎo)電性很差，氧化膜厚度隨著時(shí)間和溫度的增加而不斷地增加，接觸電阻也成倍地增加，有時(shí)甚至使用閉合電路出現(xiàn)斷路現(xiàn)象。因此銅不適合于做非頻繁操作電器的觸頭材料，對(duì)于頻繁操作的接觸器，電流大于時(shí)，氧化膜在開閉時(shí)產(chǎn)生電弧的高溫作用下分解，可采用銅觸頭。從整體減小接觸電阻的角度看，可在銅上鍍銀、鑲銀或錫，后兩者的優(yōu)點(diǎn)是及值小，氧化膜機(jī)械強(qiáng)度很低，因此銅件上采取此措施可減小。影響電流增大的因素 短路無論是載流導(dǎo)體還是電器都必須經(jīng)受短路電流的考驗(yàn)。短路是極嚴(yán)重的事故狀態(tài)，在極短時(shí)間內(nèi)載流部分要承受比正常運(yùn)行時(shí)大許多倍的短路電流手工藝熱效應(yīng)作用和電動(dòng)力沖擊。短路事故發(fā)生在保護(hù)裝置手工藝保護(hù)作用正常情況下，低阻抗短路線路中電流大，保護(hù)裝置也需要一定的動(dòng)作時(shí)間，在事故切除前電器或?qū)w及電接觸部分在短路電流熱效應(yīng)的作用下，其溫度仍有可能被加熱到很高的程度。如果保護(hù)裝置未按規(guī)定要求安裝或動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)間、整定值過大以及裝置失靈起不到保護(hù)作用時(shí)，這種低阻抗短路的大電流會(huì)給電器設(shè)備各個(gè)環(huán)節(jié)造成很大的威脅（包括電接觸部分），大電流作用在電接觸部分產(chǎn)生很大的熱量，足以引燃周圍可燃物，甚至熔化電接觸件。 過負(fù)荷所謂過負(fù)荷，是指電氣設(shè)備或?qū)Ь€的負(fù)荷超過了其額定值。造成過負(fù)荷的原因有以下幾個(gè)方