矿用防爆电器温升影响因素分析与控制.doc

矿用防爆电器温升影响因素分析与控制.doc矿用防爆开关温升影响因素分析与控制
0引言
目前煤矿井下使用的防爆开关主要有矿用隔爆型馈电开关（以下简称馈电开 关）和矿用隔爆型起动器（以下简称起动器）两大类，这两类产品的额定电流一 般都在200-2000A范围，、、、6、10kV。为了保证煤矿 井下电力系统的正常运行和安全生产，在相应的产品标准中对防爆开关的溫升极 限及外壳表面允许的最高溫度都做了严格规定。随着煤矿井下技术的发展，各种 用电设备容量不断增加，但由于煤矿井下特殊环境的限制，对防爆开关的体积要 求非但不能增大，还要有所减小，尤其是用于大型综采工作面的组合开关，采用 的是多回路集中控制，要求产品的总控制容量要高、控制回路数要多、整机的体 积不能过大，如何在产品设计和制造过程中从各种相关影响因素入手来控制溫升 成为了新产品研发的重要课题，针对产品影响溫升的各种因素采取有效的设计、 工艺、检测手段降低和控制产品发热已经成为产品从设计、研制直到出厂检验各 环节都可能要面对的问题。
本文主要针对馈电开关和起动器在设计和制造过程中溫升影响因素分析及 控制进行了阐述。
1温升影响因素分析
根据长期对馈电开关和起动器温升试验结果的分析，影响此类产品温升主要 有电阻损耗（包括载流导体电阻、接触电阻及元器件发热）、铁磁损耗、介质损 耗等三方面因素构成，必须在产品设计阶段对这些因素仔细分析和考虑，才能获 得的较为完善的技术方案，满足产品技术要求，消除产品过热引起的隐患和危害。
产品通常在设计阶段都充分考虑了主电路具有足够的导电截面，直接由于导 电截面不够的设计缺陷引起溫升过高的问题极少，但由于馈电开关和起动器隔爆 腔体容积有限，内部结构非常紧凑，为便于产品装配和维护，在设计主电路导体 连接处的固定安装孔直径尺寸时往往偏大，例如使用M10螺栓连接的铜母线， 穿螺栓的孔径达ei3,甚至13X20的长圆孔，有的产品上连接孔数量也偏多, 过多去除了导体材料，使导体连接处实际的有效导电截面和接触面大幅度减小， 导致电流线急剧收缩，形成导电“瓶颈”，使该部位电阻值大幅增加。每台产品 此类型开孔数从24〜96不等，经溫升试验数据表明，与孔径为“ 11单孔的相同 紧固连接相比，仅这一个类型缺陷导致的溫升就上升了近3K,如果再考虑此处 热量向周围传递产生的热效应，其影响更不容忽视。还有在使用圆形截面的电缆 时，为方便连接，将接触部位压成扁平状，并开大直径螺栓连接孔，也同样形成 导电“瓶颈”，此外还必须考虑这类连接在紧固螺栓作用下产生的接触压力，压 力值也是直接影响溫升的重要因素，只有在足够的接触压力下，才能够有效破坏 接触面上的尘埃膜、吸附膜和金属化合物无机膜、增加微观接触点数量，从而达 到降低接触电阻的目的。而目前大多数生产企业在产品制造、检验过程中都没有 对接触压力的量化要求，仅凭借目测弹簧垫圈是否压平或拧紧操作的手感来完成 铜母线的螺栓连接，使得产品导体连接的紧固质量因为仅凭借目测或手感操作而 出现一定的分散性，由此可能会出现两个问题：其一，如果接触压力不够，无法
达到破坏接触面上的尘埃膜、吸附膜和金属化合物无机膜、增加微观接触点数量、 降低接触电阻的目的，导致溫升过高。其二，如果拧紧力矩过大，虽然接触压力 暂时达到了要求，但可能会使铜质螺纹受到损