Диссертация (1172950), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

Разрешение по линии 5,9 кэВ не хуже 140 эВ.Максимальная скорость счета до 1 000 000 имп/сек. Источник рентгеновского излучения рентгеновская трубка с максимальным напряжением 50 кВ и током 2 мА и анодом из родия.Обработка спектров осуществлялась с помощью компьютерной программы «SmartXrf»,позволяющей проводить качественный и количественный анализы химических элементов отF(9) до U(92), содержащихся в пробе.Количественный элементный анализ для повышения точности результатов [3]проводили на металлографических шлифах [4, 7, 22, 23].Основные выводы по главе 2Приведено устройство и электрическая схема экспериментального электротехническогостенда.

Выбраны объекты и методы исследования. Описаны условия, при которыхпроводились экспериментальные исследования.443 АНАЛИЗ ОПЛАВЛЕНИЙ МЕДНЫХ ПРОВОДНИКОВ, ПОДВЕРГШИХСЯВОЗДЕЙСТВИЮ СВЕРХТОКА3.1 Признаки термического проявления сверхтока на медном проводникеПротекание по проводам сверхтоков, вызванных токовой перегрузкой, приводило к перегревупроводников практически по всей трассе прохождения сверхтоков. Возникающие при этом термическиепоражения жил по внешнему виду схожи с последствиями внешнего теплового воздействия(протяженные зоны оплавления, изменения сечения и формы проводника). В конечном счете, приопределенной кратности и длительности воздействия процесс токовой перегрузки приводил к разрывупроводника.

Разрыв происходил в локальной зоне или нескольких точках, при этом, на концахразорванного провода образовывались оплавления, которые имели самые разнообразные формы:шарообразную, конусообразную, вид косого среза, вид поперечного среза, кратерообразную (рисунок3.1). Необходимо отметить, что морфология таких оплавлений сходна с последствиями воздействия напроводник электрической дуги короткого замыканияа) Шарообразное оплавление, 7хб) Оплавление в виде «косогосреза», 8хв) Оплавление в виде«поперечного среза», 7хРисунок 3.1 – Локальные оплавления медного проводника различной формы, образовавшиеся врезультате воздействия сверхтокаПри определенных значениях кратности тока перегрузки на проводниках возникалиспецифические дефекты: вздутия, утолщения и утончения (шейки), поверхностные оплавления.Внешний вид этих следов показан рисунке 3.2.

Ниже приведено их словесное описание:вздутие – локальное округлое образование на поверхности проводника, как правило, полое внутри,образующееся в результате вытеснения расплавленного металла проводника над его поверхностью,вследствие протекания сверхтока (рисунок3.2 а, б, в);утолщение – увеличение поперечного размера проводника вследствие плавления металла,образующееся в результате протекания сверхтока (рисунок 3.2 г, д);45утончение (шейка) – локальное уменьшение поперечного размера проводника вследствиеплавления металла, образующееся в результате протекания сверхтока (рисунок 3.2 е);поверхностное оплавление – протяженное оплавление поверхностного слоя проводника присохранении его формы и диаметра (рисунок3.2 ж).а) Крупное вздутие, 5хб) Мелкие вздутия, 7хв) Множественные мелкие вздутия, 4хг) Утолщение, 5хд) Группа утолщений, 5хе) Утончение (шейка), 5хж) Поверхностное оплавление, 5хРисунок 3.2 – Следы, образующиеся на поверхности медных проводников в результате токовойперегрузки кратностью свыше 3 ÷ 446Также было отмечено, что при 18-кратной и более перегрузке проводникразделяется на несколько (более 2-х) отдельных фрагментов (рисунок 3.3).

Этотпроцесс назван фрагментацией.Процесс разделения проводника на части не всегда происходил до конца, приэтом в «слабых» местах образовывалась либо оплавленная зона (рисунок 3.3 а),либо трещина без признаков оплавления (рисунок 3.3 б). Металлографическиеисследования участков, на которых сформировались трещины, показали, чторазрушение проводника идет по границам зерен. В случае, если проводникразделился на отдельные части, то жила, как правило, была оплавлена с обоихконцов (рисунок 3.3 в).а) Незавершенная фрагментация. Оплавленные участки, 8хб) Незавершенная фрагментация.

Трещина в однопроволочном проводнике, 9хв) Фрагментированные и оплавленные с двух концов фрагменты жил, 2хРисунок 3.3 – Фрагментация медных проводников в результате протеканиятоковой перегрузки кратностью свыше 3 ÷ 4Втаблице3.1систематизированыполученныевходепроведенияэкспериментов данные о наличии (отсутствии) выброса раскаленных частиц меди47при разрыве проводника на части; времени от момента возникновения впроводнике сверхтока до появления дыма, начала карбонизации изоляции и доразделения проводника на части; указаны специфические следы, образовавшиесяна медном проводнике при различных кратностях перегрузки.Таблица 3.1 - Экспериментальные данные, полученные в ходе моделированиятоковой перегрузки различной кратности на медном однопроволочномпроводнике сечением 2,5 мм2 в ПВХ-изоляцииКратностьперегрузки,ед.Выбросметалла234567891011121314151617181920нетнетнетнетнетнетнетестьестьестьестьестьестьестьестьестьестьестьестьВремя*, сПризнаки на проводникеПоявлениедымаКарбонизацияизоляцииРазделениепроводникаФрагмен-тация**ВздутияУтолщенияУтончения (шейки)60402015108854322 1,5111111нет1204028191411866542222211нетнетнет602819131088642222211нетнетнетед.ед.ед.ед.ед.ед.ед.ед.ед.ед.ед.ед.ед.ед.множ.множ.нетнетнетед.ед.ед.ед.множ.множ.множ.множ.множ.множ.множ.множ.множ.множ.множ.множ.нетнетнетнетнетед.ед.ед.ед.ед.ед.ед.нетнетед.нетнетнетнетнетнетнетнетед.ед.ед.ед.ед.ед.нетнетнетнетнетнетнетнетнетКомментарии к таблице 3.1:* – время, начиная с момента возникновения в проводнике сверхтока;** – указано количество точек, в которых произошло разделение проводника;«нет» – отсутствие признака или процесса;«есть» – наличие процесса;«ед.» – единичное количество;«множ.» – множество.На рисунке 3.4 показаны графики зависимости от кратности тока перегрузкиот количества тех или иных характерных следов протекания сверхтока.48Удельное количество утолщений, шт./м4321002468101214161820Кратность перегрузки (К), ед.б) Утончения (шейки)а) УтолщенияРисунок 3.4 – Зависимость характерных следов на поверхностимедного проводника от кратности токовой перегрузки20Удельное количество точек разделенияпроводника, шт./м1816141210864200246810121416182022Кратность перегрузки (К), ед.в) ФрагментацияПродолжение рисунка 3.4 – Зависимость характерных следов на поверхностимедного проводника от кратности токовой перегрузкиНа рисунке 3.5 показана динамика изменения времени проявления различныхпроцессов (дымообразования, визуальных признаков карбонизации изоляции иразделения проводника на части) в зависимости от кратности тока перегрузки.49807060Время (t), сек.5040302010002468101214161820Кратность перегрузки (К), ед.Рисунок 3.5 – Зависимость времени начала образованияразличных процессов от кратности токовой перегрузки:- tдым - время до начала появления дыма;- tкарб.

- время до начала карбонизации изоляции;- tразрыв - время до момента разрыва проводника.Начиная с 3÷4-кратной перегрузки происходило разделение проводника свозникновением дугового процесса в момент разрыва.В диапазоне от 5 до 9-кратной перегрузки в ходе проведения экспериментоввизуально наблюдалось место, в котором в дальнейшем происходило разделение(разрыв) проводника. Эта зона проявлялась в виде более яркого локального свечения.Можно предположить, что в ней происходило предварительное плавление металлавплоть до разрыва проводника.При перегрузке менее 8 – 9 крат отсутствовал выброс раскаленных частиц –происходило лишь разделение проводника в 1 – 2 точках с образованием оплавления наконцах провода.

При перегрузке свыше 8 – 9 крат наблюдался активный выбросрасплавленного металла из зон разделения проводника на части.Более высокая кратность перегрузки (свыше 13 – 14 крат) вызывала лишьнезначительную карбонизацию изоляции с внутренней стороны, поскольку время от50начала действия сверхтока до момента разделения проводника резко уменьшалось исоставляло величину менее 1 - 2 секунд. Следует отметить, что пламенное горениеизоляции при этих кратностях перегрузки не наблюдалось – разрыв электрическойцепи происходил быстрее, чем изоляция успевала загореться.Необходимо отметить, что указанные выше закономерности воспроизводились намедных проводниках всех указанных в статье типоразмеров [36, 37].3.2 Влияние величины тока КЗ на микроструктуру медного проводникаВрезультатепроведенногоанализаоплавлениймедныхпроводников,подвергшихся воздействию токовой перегрузки, методом металлографии быливыявлены признаки, характерные для данного электрического аварийного режима.Данные признаки приведены ниже.Поверхностное оплавлениеПоверхностное оплавление – оплавление проводника по его поверхности ивытянутое вдоль его оси (рисунок 3.6).

Подобные оплавления, как правило, былипротяженны. Их наблюдение при металлографическом исследовании зависело, в томчисле, от того, какая площадь оплавленной зоны попала в поле зрения припробоподготовке образца. Зона поверхностного оплавления проводника при всехкратностях перегрузки была насыщена оксидом меди (I).поверхностноеоплавлениемежпроволочноеоплавлениеРисунок 3.6 – Межпроволочное и поверхностное оплавление многопроволочногопроводника при токовой перегрузке кратностью более 3÷451Межпроволочное оплавлениеМежпроволочное оплавление – это совместное расплавление (сплавление)контактирующих проволок многопроволочного проводника при протекании понему сверхтока.При перегрузке кратностью более 3÷4 в многопроволочном проводникенаблюдалось расплавление отдельных участков проволок (рисунок 3.6).

Участкирасплавления при этом резко отличались по структуре от нерасплавленныхпроволок,попричинеокислениямедии,какследствие,образованиядоэвтектической (Cu+э(Cu+Cu2O)), эвтектической (э(Cu+Cu2O)) или, реже,заэвтектическойструктуры(Cu2O+э(Cu+Cu2O)).Микроструктуранерасплавленных проволок, как правило, состояла из крупных зерен меди сдвойниками отжига внутри, образовавшихся в результате нагрева при протеканиитока перегрузки по проводнику.ПористостьПротекание по медному проводнику сверхтока, превышающего номинальноезначение в 3÷4 и более раз, вызывало в нем образование пор различного размера.Так, в центральной части оплавления наблюдались поры крупного размера(макропоры), а также мелкие поры (микропоры) (рисунок 3.7).

Характеристики

Список файлов диссертации