铝导线过负荷痕迹试验研究

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1、铝导线过负荷痕迹试验研究摘要：本文主要利用火灾痕迹综合实验台制备铝导线过负荷样品，对试验制得的各种样品进行宏观和微观形貌特征的观察和分析。利用扫描电镜观察、分析铝导线线芯表面形貌特征，可以鉴别其是否过负荷，是一种行之有效的方法。关键词：铝导线；过负荷；宏观形貌；微观形貌；扫描电子显微一、引言过负荷主要是由电气设备或导线电流超过其额定电流造成的［1］。电器设备或导线的绝缘材料大都是可燃有机绝缘材料，只有少数属无机材料，过负荷使导线中的电能转化为热能，当导体和绝缘物局部过热，达到一定温度时，遇到可燃物就会发生火灾。根据近几年的火灾统计资料，我国城乡一些旧式住宅中的电气

2、线路依然使用铝导线，并在初期扑灭的火灾中，铝导线熔痕保留完好［2］。本文主要利用肉眼和KYKY-2800B型扫描电子显微镜，对试验制得的铝导线过负荷样品进行宏观和微观的鉴别，为客观地认定过负荷火灾原因提供参考依据。二、试验部分(一)主要仪器设备及性能指标(1)KYKY-2800B型扫描电子显微镜(SEM)(北京中科科仪公司），其主要性能指标：分辨率：6nm（鹄丝）；放大倍数：15〜250000❷浚❷.D12mm）；加速电压：0〜30kVo（2）火灾痕迹综合实验台：频率50Hz,输出功率380Vo（3）DM-6266钳形电流表。（4）TES-1313点温计，量程范围

3、（-150°C〜1370°C）。（二）试验材料2.5mm2单芯聚氯乙烯绝缘铝导线。（三）试验方法1、未通电样品的制备截取一段未使用铝导线，除去表层绝缘层，用钳子截取约1cm长的线芯，作为扫描电镜微观观察样品。2、过负荷样品的制备（1）制备铝导线通过1倍安全电流样品。在室温（25。0下，把铝导线直接连在电焊机两端，通过调压器调节电压来设定电路中的电流，然后用钳形电流表测得其通过25A电流，持续10min通电，并用点温计每隔1min测温、记录。（2）在同样试验条件下，制备铝导线通过2倍、2.5倍、3倍安全电流样品，同时获取铝导线通过3倍安全电流断面样品。（四）试验样品

4、宏观和微观的观察和记录对铝导线绝缘层及线芯表面的外观特征（色泽、形状、表面形貌等）进行宏观观察比较，采用数码拍照；再分别对线芯的表面和断面，进行扫描电镜微观的观察、分析和拍照。三、试验结果2.5mm2单芯聚氯乙烯绝缘铝导线流过1倍安全电流时,线芯相对稳定温度约63°C[3],安全电流每增加一倍，线芯温度约升高一倍。（一）铝导线过负荷温度特性1、通过1.5倍安全电流下温度变化规律当导线通过1.5倍安全电流时，外层发烫。绝缘层膨胀变软并与线芯松离，轻触即可滑动，但绝缘层表面较为完好。由表3.1看出，通电5min内，温度稳步上升，6min之后,相对趋于稳定，但小幅度升温

5、，10min铝线聚氯乙烯绝缘层的表面温度达到131°CO铝导线1.5倍安全电流下温度随时间变化，如表3.1所示。2、通过2倍安全电流下温度变化规律当通过2倍安全电流时，刚通电3min后可闻到焦味，局部开始冒烟，有聚氯乙烯分解气体臭味，之后绝缘层起泡,熔软下垂。10min内铝线聚氯乙烯绝缘层的表面温度总体成上升趋势，温度达到182°Co铝导线2倍安全电流下温度随时间变化，如表3.2所示。3、通过2.5倍安全电流下温度变化规律当通过2.5倍安全电流时，由于聚氯乙烯燃点是270°C,部分绝缘层2min内开始熔融滴落、有明显的明火燃起，开始慢慢内焦、绝缘层严重破坏，线芯裸

6、露，7min后线芯稳定升温，温度达到400°C以上，测得10min铝线线芯温度到达472°Co铝导线2.5倍安全电流下温度随时间变化，如表3.3所示。4、通过3倍安全电流下温度变化规律当通过3倍安全电流时，聚氯乙烯绝缘层0.5min内迅速熔融滴落、迅速起火、内焦、完全严重破坏，线芯裸露、变软。不到1min的时间，线芯温度达到铝熔点（660.4°C）,导线在某处熔断。（二）铝导线过负荷下火灾危险性铝导线分别通过1.5倍、2倍、2.5倍和3倍安全电流时，用点温计测得10min后温度分别达到131°C、182°C.472°C.直至达到熔点（660°C）,电流过大时，聚氯

7、乙烯绝缘层达到燃点起火，具有很高的火灾危险性。而一般可燃物如纸张的燃点在130〜230°C；麦草的燃点为200°C；棉花的燃点为150〜210°C；聚苯乙烯泡沫塑料，虽保温效果好，但燃点很低，稍遇明火或受热后极易发生燃烧，并发生大量有刺激性毒气，燃烧速度极快，而且产生熔滴现象，使火势扩大，不易扑救。铝导线在2.5倍安全电流下的引燃情况，表明在此状态下，温度达到400°C左右，已超过纸张的燃点，导线附近的纸张发黑、发黄，靠近线芯部分形成明显的炭化区，并纸张边缘打卷。四、铝导线的原始形貌特征（一）宏观形貌特征将未通电的铝导线认为是原始状态，其线芯具有银白色金属光泽[4

8、],表面相