Диссертация (1172950), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

кратеров и лунок,наблюдаемых при увеличениях более 500 х (рисунок 3.27а).а) короткое замыканиеб) токовая перегрузка75в) токовая перегрузкаг) внешнее тепловое воздействиеРисунок 3.27 – Поверхность оплавлений различной природы, 600 хПри этом, на поверхности оплавлений, образовавшихся в результатевнешнего теплового воздействия подобного рода следов не наблюдается(рисунок 3.27в).Проведенные в рамках данной диссертационной работы исследованияподтвердили наличие основных признаков оплавлений, образовавшихся врезультате КЗ, описанных в работе [29].В результате проведенных исследований было также установлено, что наповерхности оплавлений, образовавшихся в результате воздействия токовойперегрузки, обнаруживаются либо кратеры и лунки (рисунок 3.27б), либо блочнаяструктура, вызванная, вероятно растрескиванием (рисунок 3.27в).Определение толщины оксидной пленки при ПКЗ и ВКЗПри нагреве на поверхности медного проводника образуется оксидная(поверхностная) пленка, которая отчетливо видна при увеличениях от 500х,поскольку не плотно прилегает к поверхности металла.

Из работы 29 известно,что толщина оксидной пленки при ПКЗ и ВКЗ отличается в 3 и более раз. Однакоконкретны численные данные не указываются, что затрудняет экспертную оценкурезультатов исследования на практике.76В настоящей работе определены численные значения толщин, характерныедля проводников, оплавленных при ПКЗ и ВКЗ.На рисунке 3.28 видна разница в толщине оксидной пленки, образованнойпри ПКЗ и ВКЗ.б) ВКЗа) ПКЗРисунок 3.28 – Вид оксидной пленки проводника, оплавленного при ПКЗ и ВКЗ(2000 х). Отмечена толщина пленки на отдельных участкахСоответствующие измерения показали, что толщина оксидной пленкиупроводников, оплавленных при ПКЗ, составляет 6 - 20 мкм, а у проводниковоплавленных в результате ВКЗ данное значение не превышает 2 - 5 мкм.Необходимо,однако,отметить,чтопоследующийотжигмедныхпроводников, который может иметь место в ходе пожара, вызывает рост толщиныоксидной пленки.

В результате проведенных исследований была полученаэкспериментальная зависимость толщины оксидной пленки от температурынагрева, у проводников, оплавленных при ПКЗ и ВКЗ (рисунок 3.29). Из графикавидно, что толщина оксидной пленки у исходных проводников, оплавленных приПКЗ и ВКЗ, различная. При дальнейшем нагреве образцов, оплавленных при ВКЗ,до 600 °С, толщина оксидной пленки достигает такого же значения, как у77проводниковоплавленныхприПКЗ,ипродолжаетувеличиватьсяпридальнейшем нагреве проводника до 900 °С.Таким образом, можно констатировать, что дифференциация ПКЗ - ВКЗ поданному признаку возможна при нагреве проводнике не выше 600 °С.Рисунок 3.29 - Зависимость среднего значения толщины оксидной пленки приПКЗ и ВКЗ от температуры нагрева. Время нагрева 20 мин.Исследование сохранности признаков, дифференцирующих ПКЗ - ВКЗВ работе 29 указывалось, что основным признаком, дифференцирующимпервичное и вторичное КЗ при анализе методом СЭМ, является вид структурыповерхности оксидной пленки.Результаты данной диссертационной работы подтвердили существованиетакого дифференцирующего признака.Упроводников,оплавленныхвусловиях«допожара»,структураповерхности имеет вид непрерывной сетки, образованной сильно искривленнымикристаллами (рисунок 3.30а) 29.

Проводники, оплавленные в условиях пожара,имеют структуру, образованную прямыми и закругленными кристаллами,лежащими на поверхности без определенной ориентировки (рисунок 3.30в).78Однако нагрев медных проводников свыше 600 °С вызывал не толькоувеличение толщины оксидного слоя свыше 20 мкм, но и приводил к полномувидоизменению структуры поверхности оплавления (рисунок 3.30б, г).а) ПКЗ, без отжигаб) ПКЗ, отжиг  600° Св) ВКЗ, без отжигаг) ВКЗ, отжиг  600°Рисунок 3.30 - Структура поверхности оплавлений медных проводников,сформировавшихся при различных условиях, 1500х79Таким образом, можно констатировать что дифференцирующий признак ПКЗ- ВКЗ, выявляемый методом СЭМ, полностью нивелируется при температуресвыше 600 °С.В таблице 3.5 систематизированы морфологические признаки первичного ивторичного КЗ, выявленные методом СЭМ.Таблица 3.5 – Дифференцирующие признаки ПКЗ и ВКЗ на основаниисовокупной оценки морфологических признаков, выявляемых методомэлектронной микроскопииТолщина оксиднойпленки, мкмСтруктура поверхностиВывод≤2÷5Сетка с сильно искривленнымикристалламиНПВ≤2÷5Прямые и закругленные кристаллыКЗ + отжиг ≤ 500 °С6 ÷ 20Сетка с сильно искривленнымикристалламиПКЗ + отжиг < 600 °С6 ÷ 20Прямые и закругленные кристаллыВКЗ + отжиг < 600 °С> 20Сетка с сильно искривленнымикристалламиКЗ + отжиг > 600 °СОчевидно, что полученные данные существенно усложняют экспертнуюоценку результатов исследования на практике.

Тем не менее, они объективноотражают последствия протекающих процессов окисления и потому требуютучета [40].3.7 Особенности, возникающие при анализе оплавлений медныхпроводников методом рентгенофазового анализаКак известно, в соответствии с существующей методикой экспертногоисследования оплавлений медных проводников [24, 29], дифференциация условийих формирования выполняется путем проведения, в частности, рентгенофазовогоанализа. Данная методика предполагает определение условий формированияоплавления, возникшего в результате дугового процесса КЗ.80Для определения возможности применения данного метода анализа коплавлениям,возникшимпритоковойперегрузке,былпроведенихрентгенофазовый анализ [71, 72].Известно, что при определении первичности (вторичности) короткогозамыкания методом РСА, исходя из расчета рентгенограмм, вычисляетсязначении коэффициента к по следующей формуле:кI (Cu 2O ) A / I (Cu ) AI (Cu 2O ) B / I (Cu ) B(3.1),где I(Cu2O)А и I(Cu)А - интегральные интенсивности соответственно линийCu2O (111) и Cu (111) на участке А, прилегающем к месту оплавления;I(Cu2O)B и I(Cu)В - интегральные интенсивности соответственно линий Cu2O(111) и Cu (111) на участке В, удаленном от места оплавления.На основании этого расчета делается вывод об условиях, при которыхобразовалось исследуемое оплавление [24, 29]: Признаком формирования оплавления в условиях «до пожара» (ПКЗ)является превосходство I(Cu2O)А/I(Cu)А к I(Cu2O)В/I(Cu)В в 2 и более раз. Признаком формирования оплавления в условиях пожара (ВКЗ) являетсязначение 0,5 и менее. Результатмеждузначениями0,5и2недаетвозможностидифференцировать условия формирования оплавления данным методом.На рисунках 3.31, 3.32, 3.33 приведены примеры дифрактограмм медныхпроводников с оплавлениями, возникших при различных кратностях токовойперегрузки.81а) Участок Аб) Участок ВJ Cu2212Участок АJ Cu2OJ Cu2O/ J Cu11870.21J CuУчасток ВJ Cu2OJ Cu2O/ J Cu29111090.04Отношение(JACu20/JACu)/(JBCu20/JBCu)5.2Рисунок 3.31 – Дифрактограммы различных участков медного проводника, подвергшегося 6кратной токовой перегрузке, и результаты обработки дифрактограмм82а) Участок Аб) Участок ВJ Cu1886Участок АJ Cu2OJ Cu2O/ J Cu4720.25J CuУчасток ВJ Cu2OJ Cu2O/ J Cu25076020.24Отношение(JACu20/JACu)/(JBCu20/JBCu)1.0Рисунок 3.32 – Дифрактограммы различных участков медного проводника, подвергшегося 16кратной токовой перегрузке, и результаты обработки дифрактограмма) Участок А83б) Участок ВJ Cu2384Участок АJ Cu2OJ Cu2O/ J Cu1250.05J CuУчасток ВJ Cu2OJ Cu2O/ J Cu29613590.12Отношение(JACu20/JACu)/(JBCu20/JBCu)0.4Рисунок 3.33 – Дифрактограммы различных участков медного проводника, подвергшегося 10кратной токовой перегрузке, и результаты обработки дифрактограммВ таблице 3.6 систематизированы результаты расчета коэффициента к взависимостиот кратноститоковойперегрузки,основанныенаанализедифрактограмм тридцати образцов.Таблица 3.6 – Значения коэффициента к в зависимости от кратности токовойперегрузкиКратностьперегрузки, ед.5678101112131415к, ед.серия 10,80,10,11,90,10,819,02,01,41,7серия 21,014,30,60,10,40,213,61,71,03,08416171819200,31,50,11,63,40,50,40,24,32,0На рисунке 3.34 показан график, отражающий изменение коэффициента к сувеличением кратности токовой перегрузки, воздействовавшей на медныепроводники.987k, ед.6ПКЗВКЗ54ПКЗ32НПВ1ВКЗ001002003004005006007008009001000T, CРисунок 3.34 – График, отражающий изменение коэффициента к с увеличениемтемпературы отжига медных проводников с оплавлениями,возникшими в результате первичного и вторичного КЗБольшая часть значений коэффициента к (более 80 %) находится либо в зоненеопределенности (т.н.

НПВ), либо в зоне, в которую попадают оплавления,образовавшиеся в условиях вторичного КЗ. В зону первичного КЗ попало менее20 % значений коэффициента к. Какая-либо корреляция между кратностьюсверхтока и коэффициентом к не обнаружилась. Следует отметить, однако, чтопри12-кратнойтоковойперегрузкенаблюдалосьрезкоеувеличениекоэффициента к.Таким образом, проведя рентгенофазовый анализ оплавлений медныхпроводников, возникших в результате токовой перегрузки, можно утверждать, что85данный метод непригоден для дифференциации условий формирования подобныхоплавлений. Можно предположить, что причина этого связана с механизмомформирования оплавлений, возникших при коротком замыкании и при токовойперегрузке [41].3.8 Механизм формирования следов протекания по медному проводникусверхтокаПри протекании сверхтока по проводнику происходит нагрев проводника.Придостижениитемпературыплавлениямедипроисходитпостепенноеплавление, переход в жидкую фазу, токоведущей жилы, которое может вдальнейшем привести к разрыву проводника.В ходе проведения экспериментов было выявлено, что при кратноститоковой перегрузки от 4 до 16 на медном проводнике образуются утолщения иутончения - шейки.

Характеристики

Список файлов диссертации