触头材料及环境气氛对高压直流触头接触电阻影响的试验研究

触头接触电阻是高压直流继电器的关键技术参数之一,环境气氛与触头材料均会对接触电阻造成较大影响。在DC 200～500 V/40～150 A条件下,研究了CuW50、CuW60、AgW60和Cu等4种触头材料在N_2、CO_2等6种环境气氛中的接触电阻。结果表明:6种气氛中O_2接触电阻最大,Air次之,0.5CO_2+0.5Ar基本最小。混合气体Air中的接触电阻多呈"中间效应";材料对接触电阻的影响比气氛弱,4种材料在6种气氛中的接触电阻没有表现出共性的大小顺序规律。     

CuW触点在不同环境气氛下燃弧时间和侵蚀实验研究

密封开关装置中的环境气氛对降低燃弧时间和触点侵蚀有重要影响。为了更好地了解气氛对燃弧时间和触点侵蚀的影响,文中利用触点模拟装置,在直流电压200~500 V,阻性负载电流40~150A,环境气氛为Air、N_2、CO_2、O_2条件下对CuW70触点开展实验研究。结果表明当电压增大时,不同气氛的分断燃弧时间顺序发生变化,O2总是具有最长的分断燃弧时间,在200~300V的情况下,N_2的分断燃弧时间比CO_2的更短,而在400~500V的情况下,CO_2的分断燃弧时间比N_2的更短。实验结果还表明阳极在所有气氛中都为质量损失,阴极在Air和N_2中为质量损失,但在CO_2和O_2中质量增加。     

AgW60、CuW60与Cu触头材料在DC 270V/200A下对称与非对称配对时的电接触试验

利用触头材料模拟试验装置,在直流电压、电流为DC 270 V/200 A,环境气氛为CO2与N2的情况下,开展了AgW60、CuW60和Cu三种触头材料对称和非对称配对时的触头侵蚀量、接触电阻及分断燃弧时间试验研究。试验表明,触头侵蚀的材料转移方向随气氛改变而可能发生逆转,CO2和N2两种气氛中的触头材料接触电阻值差异较小,两种气氛中不同触头材料燃弧时间大小顺序基本一致。     

工艺因素对变形CuW70合金组织与性能的影响

研究了对CuW70合金进行不同变形率的变形处理后,在不同退火温度以及环境气氛条件下进行退火处理获得的变形CuW70合金的密度、硬度及电导率的变化情况。用光学显微镜对变形CuW70合金退火处理后的组织进行观察,并通过X-射线衍射分析了变形CuW70合金的物相和成分变化。结果表明:变形CuW70合金在保护气氛(N2、Ar)下经450℃退火处理后能获得较高的电导率和硬度,并且合金组织更均匀,无新相产生。     

CuW及CuWCr触头材料的电解抛光

对CuW、CuWCr触头材料的电解抛光参数进行了研究。以电解抛光原理为依据,以经验数据为参考,通过对以往的电解抛光装置的改进,确定了对CuW、CuWCr触头材料电解抛光的最佳参数。结果表明,在实验条件下,CuW、CuWCr触头材料的抛光时间分别为15~25 s和20~35 s,电压均为2.5~4.0V时可以获得优良的金相观察图。     

CuW触头材料的制备

介绍了利用液-固润湿性制备两种CuW触头材料的工艺。利用液-固润湿性制备一端有细槽的CuW触头材料,可消除带凹槽CuW触头材料中Cu在凹槽中的堆积,解决凹槽中Cu难以去除的问题;利用液-固润湿性制造大径薄壁的CuW触头材料,可减少设备、模具的投入,从而大大降低产品成本,满足市场需求。     

CuW触头着色探伤缺陷的研究

重点研究了CuW触头产品着色探伤缺陷的种类、缺陷材料机械性能、缺陷材料断口形貌宏观分析,提出了CuW触头着色探伤缺陷的判定原则和方法。材料性能试验结果表明,着色探伤缺陷产品中具有CuW疏松、CuW-Cu界面裂纹、Cu端裂纹和Cu端疏松缺陷的材料其抗拉强度、硬度低于无缺陷材料,不符合CuW触头的技术要求;具有CuW-Cu界面气孔缺陷的材料其抗拉强度与无缺陷材料相当,符合CuW触头的技术要求。通过对CuW触头着色探伤缺陷断口组织形貌宏观分析,发现着色探伤缺陷部位是CuW触头的内部缺陷组织,材料缺陷具有一定的深度,在材料受力时预先开裂,产生了应力集中,减少了材料的受力面积,使CuW触头的机械性能降低,这是导致CuW触头着色探伤缺陷机械性能低的原因。     

电弧作用下铜钨触头材料表面特征及失效机理

1引言电触头是电器开关的接触元件,主要担负着接触、断开电路及负载电流的任务,触头和灭弧系统是开关的心脏,开关的安全性、可靠性及开断和关合特性很大程度上取决于触头材料的物理性质及其电特性。因此,它的性能直接影响着开关电器的可靠性运行。CuW系触头材料因其具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性及高强度而得到了广泛应用,在其工作过程中,因承受着机械冲击及电弧腐蚀作用,在使用过程中触头材料常常会产生缺陷和失效。从而影响材料的机械物理性能和电性能,到至开关设备不能实现正常合分,严重时会引起开关爆炸等事故。为此有必要通过电弧侵蚀后触头表面形貌,分析触头在燃弧过程中的行为及失效原因,为以后技术人员从事有关电器产品的开发和改进触头材料的制造工艺和生产提供理论依据。2试样的制备及实验CuW70/CuCr整体触头由西安福莱电工合金有限公司提供,型式试验在西安高压电器研究所进行,触头装在SF6断路器上进行126kV型式试验。用扫描电镜观察实验后触头表面形貌。3触头表面组织特点及失效形貌附图为型式试验后铜钨触头的SEM图象,可看出触头材料的表面出现裂纹(龟裂)、铜喷溅和细孔洞等缺陷。3.1触头表面孔洞对型式试验后的铜钨触头进行观察,由附图...     

铜钨(70)自力型触头的研制

本文对CuW（80）／CrCu与CuW（70）／CrCu两种自力型触头界面结合强度作了比较。研究了不同W粒粒度对CuW（70）硬度、电阻率、抗弯强度及抗电弧烧损性能的影响，用扫描电镜观察了触头烧损后的组织结构。阐述了电子束焊接方法的优点，探讨了焊后的检验手段。制造的CuW（70）／CrCu自力型触头装于ELF．SL2－1Ⅱ断路器上，通过了全部开关试验。     

CuW与CuCr等触头材料在DC270V/100A下非对称配对时的电接触实验研究

本文利用触头材料模拟实验装置,在直流电压电流为DC270V/100A,环境气氛为空气与氮气的情况下,开展了Cu Mo85、Cu W70和Cu Cr50三种触头材料对称和非对称配对时的触头抗熔焊能力、分断燃弧时间及侵蚀量实验研究。实验表明,Cu W材料具有很好的抗熔焊能力,但其燃弧时间和抗侵蚀能力不一定有优势,各种材料配对在空气中的燃弧时间、侵蚀量及抗熔焊能力大小顺序与氮气中存在较大不同。     

均匀场内压缩二元混合气体中环氧树脂的表面闪络特性

本文指出研究压缩混合气体内固体支撑物表面闪络特性的必要性,研究了均匀场内,压力在100—400kPa 的 SF_6/N_2、SF_6/CO_2、SF_6/Ar 中环氧树脂的表面闪络特性。实验结果表明:均匀电场内为了取得接近纯 SF_6沿面闪络电压,SF_6/CO_2中SF_6含量少于 SF_6/N_2中的 SF_6含量。实验数据和结论能用于确定二元压缩混合气体的成分、浓度及压力。     

熔渗法CuW触头材料W骨架压坯密度理论计算公式的研究

从理论上推导出熔渗法CuW触头材料W骨架压坯密度的理论计算公式和CuW合金化学成分与W骨架压坯密度的关系公式,分析并提出了W骨架压坯密度的控制范围。用化学分析方法测定了CuW合金的化学成分,用分析天平测试了CuW合金的密度。结果显示：熔渗方法制造的CuW触头材料,使用压坯密度理论计算公式确定的W骨架压坯,熔渗Cu后CuW合金实际化学成分与成分设定值吻合很好,CuW合金实际密度与密度设定值也吻合很好,并符合GB／T8320标准和用户的使用要求。实验证明,用熔渗法CuW触头材料W骨架压坯密度的理论计算公式,能正确地计算出W骨架压坯的密度,是一种合理的计算方法．对CuW触头材料的制造具有指导意义。     

机械合金化法制备CuW(85)电接触材料工艺研究

探索了机械合金化制备铜钨复合粉末、冷等静压成型、氢气气氛烧结制备CuW(85)电接触材料的工艺。对所制备的材料进行显微组织观察和性能测试,分析了不同工艺对材料性能的影响。     

超超临界锅炉水冷壁管材高温腐蚀特性研究

现场测试了某超超临界锅炉水冷壁近壁区还原性气氛分布特性,在此基础上利用高温管式气氛炉对超超临界机组锅炉水冷壁管材12Cr1MoVG开展高温腐蚀实验,模拟了锅炉水冷壁近壁区的还原性气氛、积灰及温度等条件,得到材料试片的腐蚀增重曲线,并利用扫描电镜及能谱仪分析腐蚀试片的微观形貌和元素成分。研究表明,H_2S+CO+N_2气氛腐蚀性强于H_2S+N_2,H_2S+CO+N_2气氛下金属表面发现大量裂纹,腐蚀增重曲线呈现线性规律,H_2S+N_2气氛下金属腐蚀增重曲线呈现双对数规律;还原性气氛下,灰颗粒对金属的腐蚀性较弱,腐蚀表现形式为点蚀;经过H_2S+CO+N_2气氛180h腐蚀后,金属表面硫元素含量最高,质量分数约为10%～12%,腐蚀层内次之,约为7%。     

氮气氛烧结CuW/Cu触头材料结合强度的研究

重点研究了氮气氛烧结方法制造的CuW/Cu高压开关触头材料的结合强度,并比较了不同制造方法对CuW/Cu触头材料结合强度的影响。材料抗拉强度试验结果显示,氮气氛烧结方法制造的CuW/Cu触头材料具有最高抗拉强度,达到275MPa以上,能够满足超高电压GIS的技术要求。通过对断口的扫描电镜分析,发现氮气氛烧结的CuW/Cu触头材料结合面无氧化、无碳化、无杂质析出,材料的组织致密、孔隙少,W颗粒大小分布均匀、被Cu均匀包覆。结合面纯净和Cu端材料的高硬度可能是导致氮气氛烧结CuW/Cu触头材料结合强度高的主要原因。     

非对称配对触头材料的电性能试验研究

为进一步了解不同材料配对时触头电性能的优劣,本文开展了AgNi、AgCdO、AgSnO_2及其不同配对的抗熔焊能力、侵蚀量、燃弧时间等试验,利用SEM分析了材料表面成分变化规律。研究表明非对称配对触头在抗熔焊、抗侵蚀、燃弧时间等方面呈现"优化效应"、"劣化效应"、"中间效应"等多种模式。     

模拟富氧烟气中CO_2对活性炭脱汞的实验研究

为探究O_2/CO_2燃煤烟气气氛下影响活性炭脱汞的因素,选取一种商用活性炭进行固定床吸附实验和程序升温热解脱附(TPD)实验。实验结果表明:与N_2相比,纯CO_2气氛对活性炭吸附Hg~0影响很小,但在模拟O_2/CO_2烟气气氛下,活性炭脱汞的性能要优于模拟O_2/N_2烟气气氛;对于活性炭脱汞,SO_2表现出抑制作用而NO表现出促进作用,在模拟O_2/CO_2和O_2/N2烟气气氛下影响规律表现一致。     

H2气氛熔渗CuW触头材料性能的研究

重点研究了H2气氛熔渗方法制造的高压开关Cuw触头材料的物理机械性能,分析了影响材料性能的因素。测试了材料的密度、硬度、电导率、抗弯强度、抗拉强度、延伸率和冲击韧性,结果显示：H2气氛熔渗Cuw触头材料具有良好的物理机械性能,符合GB／T8320、ASTM B702标准和用户对Cuw触头的性能要求。特别是Cuw70合金具有较好的综合性能,能够满足高压开关GIS的技术要求。金相组织分析和对断口形貌的扫描电镜分析发现,H2气氛熔渗的Cuw触头材料金相组织均匀致密、孔隙少、无夹杂物,W颗粒大小分布均匀并被Cu均匀包覆。相对密度高、金相组织均匀、孔隙少、无夹杂物是H2气氛熔渗Cuw触头材料性能良好的主要原因。     

SF6断路器开断过程中固体分解产物研究北大核心CSCD

研究固体分解产物是探明SF_(6)断路器金属有机材料腐蚀机制的重要科学手段。文中以40.5 k V SF_(6)断路器为实验对象,研究了不同电流大小、极性、开断次数下触头和喷口本体材料电热腐蚀程度的影响。开断实验后对断路器进行解体发现,大电流开断导致动静弧触头的腐蚀,正极性开断加速了动弧触头的腐蚀,在触头表面及灭弧室底部有固体分解产物产生。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、粉末晶体衍射(XRD)技术分析了固体分解产物的化学组成,发现触头表面固体分解产物包括Cu_(2)O、Cu_(2)S、无定型碳单质和碳氟烃沉积物,灭弧室底部固体分解产物包括CuF_(2)、Cu_(2)O、SiO_(2)和聚四氟乙烯粉末。实验结果表明,触头表面与灭弧室固体分解产物的组成差异主要源自碳、氟、铜等元素迁移途径不同。触头表面腐蚀劣化主要由碳化、氧化、硫化引起;喷口腐蚀劣化主要由聚四氟乙烯的蒸发流失造成。     

O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧NO排放特性实验研究

利用沉降炉实验台分别在O_2/N_2气氛和O_2/CO_2气氛下针对煤粉燃烧过程中NO排放量进行实验,研究了CO_2浓度、温度以及过量空气系数分别对单煤与混煤燃烧NO排放特性的影响,结果表明:相比于O_2/N_2燃烧气氛,煤粉在O_2/CO_2气氛下燃烧释放的NO含量更低,其降低量约为30%~35%;在CO_2浓度由20%变化到50%的过程中,所选煤种NO生成量逐渐下降,其变化幅度不大;随着煤粉燃烧温度的不断升高,所选煤种在2种气氛下燃烧生成的NO含量均有增长且在O_2/N_2气氛下NO排放浓度增加更为明显,当温度达到1 200℃和1 500℃这2个温度点时可以发现NO排放浓度曲线斜率变化很大;随着实验过程中过量空气系数α的增加,在这2种气氛下NO的生成量同样呈现出上升的趋势。