摘要：在户外高低温交替、雨水、尘埃等环境影响下，变电站的一次设备电气接头经常发生异常发热的情况，严重时将进一步导致设备损坏、绝缘下降、短路等故障发生，为了解决这个普遍存在的难题，本文选择基于低熔点材料降低电气接头温升作为研究对象。首先，分析了电气接点温升异常的原因，然后介绍了低熔点材料的性质，然后提出了采用低熔点材料电气接头降低温升的方法，选定合适的低熔点材料，并进行实验验证。结果表明选定的低熔点材料可以有效地降低接头的温度，具有广阔的推广空间。

关键词：低熔点材料；电气接头；温升；实验；应用效果

引文：

变电站是电网的枢纽，站内有主变、隔离开关、断路器、电流互感器、电压互感器、电容器组、电抗器等一次设备，相互之间通过电气接头进行电连接，因此电气接头工作在高电压和大电流的环境下，同时在户外的工作环境长期影响下，出现过度发热的情况，严重时引起非计划停电，降低了供电可靠性和造成用户经济损失。针对上述问题，在电气接头研究应用低熔点材料作为创新的解决办法。低熔点材料具有低熔点、高导热系数、抗氧化、电气特性好等优点，可以有效地降低电气接头的温度，提升设备运行可靠性。

一、电气接头发热的原因和创新解决思路

目前电气设备接头受现场加工工艺及技能影响，接头接触面表面不平整，接头之间存在缝隙，长时间运行后氧化，接触电阻逐步上升，运行一段时间后异常发热是常见缺陷，严重时会引发设备故障，导致事故发生。

以往的解决方法是在电气接头中间加导电膏，但是在经过大量的应用后发现，导电膏存在容易硬化、氧化的弊端，在使用一段时间后反而导致电气接头的接触电阻急剧上升，不得不停电处理。本文提出创新的解决思路，使用低熔点的合金对电气接头进行钎焊，达到降低接触电阻、密封接触面防止外界杂质进入、防止氧化的主要目的，同时又不影响电气接头解开进行设备检修的便利性。

二、低熔点材料降低电气接头温升技术的原理

低熔点材料的是指在较低的温度下可以熔化为液态的材料，常见的汞（俗称水银，熔点-39℃）就是一种低熔点的材料，其他纯金属的有锂（熔点181℃）、钠（熔点181℃）等碱金属；基于研究和推广应用的考虑，我们需要廉价和性能可调节的合金材料，根据分析，可以采用锡（熔点232℃）、铟（熔点157℃）、铋（熔点271℃）、银（熔点961℃）等金属按不同的比例组分，制作满足电气接头使用，熔点在120℃～160℃的低熔点导电合金。

将低熔点合金制作为合金薄片（0. 03～0. 1mm），把薄片夹在电气接头之间，加热使之熔化，达到低温钎焊的效果，合金片具有导电性能 可以有效降低接触电阻，同时填充接头之间的间隙，防止接头缝隙进水发生电化学反应腐蚀。通过这个技术原理，可以解决现上述原因引起的电气接头发热问题。

低熔点导电合金在电气接头中的应用优点：

（1）易于低温焊接：焊接时温度要求相对较低，不超过200℃，大概在150℃～190℃之间，可以降低焊接过程中因温度过高对接头导电材料的不良影响，使焊接更容易完成。

（2）保持连接稳定：低熔点材料的热膨胀系数与电所接头中使用的金属相似，这意味着连接可以在温度变化时保持较稳定的形态，从而有更好的电气性能。

（3）减少电阻和电压降：低熔点材料的高导电性质减少了连接中的电阻，并降低了电阻带来的电压降。

（4）防止氧化：低熔点材料可以具有较好的氧化防护作用，可以避免氧化对接头引起的不良影响。总的来说，使用低熔点材料可以提高电气接头的可靠性和稳定性。

需要注意的是，低熔点材料的应用也存在一些问题[1]。需要防止温度变化时膨胀系数不同的影响。因此，在选择低熔点材料时，需要根据具体的应用场景和连接需求进行专门研制。

低熔点导电合金在电气接头中的应用方法：

电气接头安装时同时安装低熔点导电合金，然后使用加热工具加热熔化合金，使之与电气接头形成一个整体。

三、低熔点材料在电气接头中的应用研究

3.1材料制备

经过对已经常见的，易于购买的锡铋合金和纯锡片从熔点、导电性、易焊性等进行比较。发现锡铋合金导电性、易焊性不能满足要求；纯锡片则熔点较高（232℃），需要加热到260℃以上才具有较好的流动和浸润性，且加热时的高温下容易氧化，其氧化物导电性下降，也不能满足要求；因此需要重新研究制备低熔点、导电性能好、抗氧化或氧化物导电性能好的新型合金，经过反复研究，制备了材料组分为铟、锡、银的低熔点合金，熔点120℃，合金片厚度0.05mm，其使用性能将在安装后进行实测验证。

3.2加热工具

研制一种专用的加热工具，此工具采用电热加热，具有自动控制加热温度、保温时间的功能。工具的发热部分为柔性，可以对接头进行全面包裹，提高加热的效率和降低能耗。开放式的感应加热方法因其加热温度很难精确控制，容易操作不当造成导体加热过度，产生退火脆化的不良作用，因此不宜采用。

3.3安装图设计

电气接头按标准的固定开孔尺寸和数量进行开孔，合金片和封边合金条按接头尺寸进行预制，详见图1。

3.4安装工艺要求

电气接头表面压平整或磨平整、去氧化层、镀中间金属如锡或银、清洗剂清洗后风筒吹干，戴上手套平整铺好合金片，按对角预紧电气接头固定螺栓至规定的力矩，然后加热到所选合金片具备较好的流动性和浸润性的温度（本文所选用的合金片其加热温度为150℃，保温时间根据现场温度情况，5分钟～15分钟），然后再进行规定力矩的复紧检查。

四、研究成果测试验证

变电站是的电气接头，是大功率、高负荷的应用场景，通常采用铜、铝等金属材料做接头[2]；进行测试验证采用变电站常用的铝接头进行。

4.1导电性能提升测试

经过加了合金片与原来直接连接的回路电阻数据实测对比，规格为8*80*80mm的铝接头，电阻从8.6μΩ下降到6.1μΩ，下降了29.1%，降阻效果好，能减少接头的发热量。

4.2密封性能提升测试（含模拟盐雾耐候性测试）

经过加了合金片与原来直接连接的密封性能实测对比（请见图2），侵入部分大约下降了95%；浸入5%氯化钠溶液中7天后，再进行检查，搭接面基本没有盐水侵入的影响。因此能对电气接头进行有效的密封，实现防雨水、杂质侵入的目的，长时间保持接触电阻在正常的状态。

结束语：

综上所述，本文针对电气接头的温升问题，提出了一种基于低熔点材料的解决方案，并进行了实验研究。该方案具有一定的工程应用价值和推广意义，对于提高电气接头的可靠性和稳定性具有重要意义。

参考文献：

[1]赵连春.耐低温材料焊接关键技术研究[J].金属加工：热加工，2018

[2]赵海宝，郦建国，何毓忠，姚宇平.低温电关键技术研究与应用[J].中国电力，2014：132-136+162.