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高壓熔斷器老化原理

來源:登瑞電氣    發布于:2013-10-17 8:36:05    點擊:110    品牌:登瑞電氣    【進入產品中心

高壓熔斷器老化原理
隨著核電機組投運時問的增長,電氣儀控設備老化的問題會越來越突出。高壓熔斷器作為電路或重要負載的保護元件,在核電站應用十分廣泛。近年來出現問題的次數越發增多,引起了核電站維修部門的高度重視。
導致高壓熔斷器動作的原因包括:① 被保護電路或負載出現過電流,導致高壓熔斷器正常熔斷;② 長期通電的熔絲出現老化現象,引發的不正常熔斷;③ 熔絲在熔斷點處存在質量缺陷。高壓熔斷器出現老化降級的機理有很多¨J,包括熔絲的老化以及電極的老化。高壓熔斷器一旦老化必然導致失效。以熔絲為例,高溫下熔絲金屬的物理特性發生變化,使高壓熔斷器的保護特性曲線(時間一電流特性)發生改變,從而出現不該斷開時斷開的(后文稱誤動作)問題,對核電站的安全運行造成嚴重影響。本文對高壓熔斷器的各種老化機理進行了論述。
1 高壓熔斷器的老化機理
1.1 老化應力
高壓熔斷器的老化應力包括:運行溫度、電應力、濕度、溫度循環(熱循環)、輻照、化學腐蝕、振動、機械應力等。由于高壓熔斷器型號本身屬于熱動作裝置,故溫度是主要的老化應力。高壓熔斷器的運行溫度較高,不僅受到環境溫度的影響,工作電流流過熔絲時產生的焦耳熱也會提高其運行溫度。另外,很多其他的應力*終也可歸結為溫度應力。
1.2 老化機理
1.2.1 高溫導致的老化
熔絲金屬在通電狀態下存在金屬電遷移現象,即金屬中的離子遷移,這種遷移會在局部區域發生質量虧損而出現空洞,或產生質量堆積而出現小丘,造成熔絲缺陷,引發局部過熱,高溫又會加速金屬化電遷移的過程,使缺陷進一步增大,逐漸累積至發生熔絲熔斷。金屬電遷移會隨著溫度的升高或電流密度的增大而加劇 。持續運行于高于設計的溫度會造成焊接點的熔化或部分熔化,造成連接不牢,出現局部過熱,*終引發失效。高溫會導致高壓熔斷器內部殘留焊錫揮發至熔絲某點,使該點在相對較低的溫度下局部熔化,導致熔絲表面局部缺陷,引起熔絲局部電流密度過大,易出現未達到熔斷電流即燒毀的情況。高溫還會導致高壓熔斷器內部殘留助焊劑的揮發造成熔絲的局部化學腐蝕,引起熔絲局部電流密度過大,易出現未達到熔斷電流即燒毀的情況。對于有延時的高壓限流熔斷器,初始瞬態電流會使某些低熔點熔絲金屬出現蒸發而使金屬材料減少,熔絲材料不斷減少將使有效熔斷容量降低,在后面的使用過程中易出現誤動作。電應力包括瞬問過電應力、紋波電流等,其*終表現為高壓熔斷器出現溫升,可歸結為溫度應力。
1.2.2 溫度循環老化機理
頻繁的啟?;蜻\行中出現的電氣暫態過程會使高壓熔斷器產生溫度循環(熱循環),溫度循環會造成熔絲的膨脹和收縮,產生應力疲勞,同時會使高壓熔斷器的連接部分松動。在充沙子的高壓熔斷器管內,熔絲的膨脹或收縮可能會使沙子移動,導致熔絲不能恢復原始位置。
1.2.3 潮濕導致的老化
潮濕可能造成高壓熔斷器連接處接觸表面腐蝕,造成高阻現象,*終導致本體溫度升高。潮濕環境中,水分子滲入含銀導體表面電解形成氫離子和氫氧根離子,銀在電場及氫氧根離子的作用下離解產生銀離子,并產生可逆反應在電場的作用下,銀離子從高電位向低電位遷移,并形成絮狀或枝蔓狀擴展,這就是所謂的銀遷移現象。潮氣進人高壓限流熔斷器內部,會加速熔絲金屬的氧化,導致高壓熔斷器保護特性曲線發生改變,易產生高壓熔斷器誤動作。
1.2.4 機械應力導致的老化 .
振動以及機械應力會使高壓熔斷器的焊接處產生應力疲勞。過于頻繁的插入取出高壓熔斷器也會造成高壓熔斷器的應力疲勞。
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