摘要：为探索电容器存在连接组件过热的根本原因，通过建立接触不良物理模型，分别从接触电阻变化和放电两方面进行试验研究，并且比较了不同类型负载的影响。研究结果表明：接触电阻随接触间隙的增大先线性增加，后呈指数形式增加；在同等条件下，容性电路的放电次数更多，接触放电所产生的温升较正常接触高得多。

    0 引言
    电容器作为重要的无功补偿装置，不仅能实时补偿电网中的无功损耗，还能提高电网的负载能力和供电质量。但电容器普遍存在连接组件过热的情况，影响电容器组的安全运行，严重时会烧损电容器，影响电网无功平衡及稳定运行。近年来针对此问题，相关学者结合现场大量的发热缺陷进行统计，发现发热的主要原因有：材料接触表面存在电化学反应、物理效应，导致接触电阻增大；接头接触表面面积不够，接触表面压力不足，产生放电现象。但并未以试验的方式探究发热的根本原因。本文主要从接触电阻变化和接触不良放电两个方面进行试验研究，同时考虑不同电路环境对接头的影响，探究电容器连接件发热的一般机理，为电容器及连接组件过热的研究提供依据。

    1 电容器连接件发热分析
    电容器连接件的发热一直是待解决的问题。一般情况下，接头处于正常接触状态，此时接触电阻较小，由电流的热效应公式W I2RT，连接处发热量并不是很大。
    而在实际运行过程中，一方面可能由于质量问题引线与接头表面粗糙，造成接头处接触电阻比正常时增大，导致较大发热。另一方面可能由于接触头的两极长期处在白然环境中，在雨水等大然电解液的作用下，使接触表面逐渐腐蚀，引起接触电阻增大而发热。同时，还可能由于材料的固有属性不同，使热膨胀系数不同，表面粗糙不同，或是压力不同产生微小的形变，从而引起接触电阻变大，导致发热。
    而当接触表面过于松动或腐蚀太过严重时，接触表面会产生微弱的间隙，如果间隙内的电场达到一定程度，将发生接触不良放电现象。而放电产生大量的热，使得连接处有较大的发热。
    综上分析，本文选择从接触电阻变化和放电两个方面进行试验，并利用红外测温仪测量温度变化，分析其对发热的影响。

    2 试验设备及方法
    2.1试验设备
    为研究连接件发热现象，自制了调微间隙装置来模拟连接件的接触情况，装置包括直进式螺旋测微仪、可更换柱形平头等。通过测量间隙两端的电压U、电流I、温升△T以及放电的N-Q- φ参量，得到参数的不同特征，分析电容器连接件的发热机理。使用的试验装置有：调压变压器、数字示波器、微弱信号检测、红外测温仪、钳形电流表、可更换接头的微调间隙装置等，设备具体参数如表1所示。

    2.2试验方法
    试验中采用220V交流电压，通过改变及调节负载大小保证电流相同，调微装置采用柱形平头模拟电极的面面接触，保持接触面的干燥、清洁。使用数字示波器观察间隙两端电压波形的变化，示波器采用边沿触发，全文件记录采集的数据。并使用局部放电仪对电极两端的放电情况进行检测，其中检波阻抗和局部放电检测仪一起安全接地，如图1所示。

    通过旋转螺旋测微器的滚花筒模拟电极之间微间隙的产生，调节微调间隙的大小，并以棘轮测力保证初始接触时的相同压力，记为初始零位。调节调压器至电压为220V，慢慢增加间隙间距（每次0. 001 mm）至电路断开，通过测量相应间隙的电压、电流，利用公式R=U/I计算出接触电阻，同时检测电极两端电压波形以及放电情况，利用红外测温仪实时监测接触面的温度，探究间隙增大过程中的接触电阻变化、放电情况以及温升变化。

    3 试验结果
    3. 1接触电阻变化规律
    试验中采用铜材料的面面接触方式，在220V电压、5.51A电流的试验条件下，通过等间距增加间隙距离，测量各间隙所对应的电压、电流，利用R=U/I计算接触电阻，并用MATLAB拟合得到接触电阻随间隙增大的变化曲线，如图2所示。

    由图2可以看出，在接触间隙增大的初期，接触电阻的变化很小，基本保持不变，保持在6.21 m。左右，分析原因可能是由于初始接触时接触压力作用较大，接头仍属于正常接触状态；此后，接触电阻有一定的上升趋势，分析原因可能是接触面之间开始产生微小间隙导致接触不良，接触电阻增大；而随着间隙的不断增大，接触电阻增加的速度也越快，分析原因可能是间隙越大，接触面接触越不充分，接触不良越严重，接触电阻越来越大。
    可以看出，在正常接触范围内，接触电阻随间隙增大变化缓慢，而间隙增大到一定程度时接触电阻随间隙的增大呈指数增长。
    3.2局部放电规律
    保持电压220V电压不变，增大间隙至一定距离后，局部放电仪检测到接触面开始出现局部放电现象，同时观察到示波器电压波形开始畸变。此时，局部放电检测仪记录1min放电波形，并得到放电图谱。更换相同类型的接触头，并更换不同类型负载调节滑动变阻器使每次试验电流相同，重复以上操作，分别得到三种不同类型负载的放电相位一放电次数图谱，如图3所示。

    由图3a）可以看出阻性负载产生接触不良放电时，放电次数较多的区域集中在60、120、240、300°相位附近，最大放电次数能达到300多次，并且仅在120°相位时达到，而其他相位区域放电次数普遍较少，最少的只有几十次。由图3b）可以看出阻容性负载产生接触不良放电时，放电次数较多的区域集中在0、120、180、310°相位附近，最大放电次数能达到600多次，并且仅在310°相位达到，而其他相位放电次数普遍介于100～450次之间。从放电总次数来说，阻容性负载的放电次数比阻性电路多。由图3 c）可以看出容性负载产生接触不良放电时，放电次数较多的区域集中在70、120、250、310°相位附近，最大放电次数能达到1050次，仅在120°相位达到，其他相位放电次数普遍介于250～750次之间，从放电总次数来说，容性负载的放电次数最多。

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