Page 125 - 电力与能源2024年第二期

周徐达：二次设备端子排接触不良检测技术研究 265

是散布在接触面上一些点的接触。实际接触面小 面状态、使用电压和电流等因素影响。
于理论接触面，根据表面光滑程度及接触压力大 （1）正压力。接触件的正压力是指彼此接触
小，两者差距可达几千倍。 的表面产生并垂直于接触表面的力。随着正压力
实际接触面可分为以下两部分。 的增加，接触微点数量及面积也逐渐增加，同时接
（1）金属与金属直接接触部分。即金属间无 触微点从弹性变形过渡到塑性变形。由于集中电

过渡电阻的接触点，亦称接触斑点，是由接触压力 阻逐渐减小，而使接触电阻降低。接触正压力主
或热作用破坏界面膜后形成的，这部分占实际接 要取决于接触件的几何形状和材料性能，因此如
触面积的 5%~10%。 果端子排发生松动等缺陷，必然因接触点正压力
（2）通过接触面污染薄膜后相互接触部分。 降低而使接触电阻增大。
任何金属都有返回原氧化物状态的倾向。实际上 （2）表面状态。接触件表面一是由于尘埃、松

在大气中不存在真正洁净的金属表面，即使很洁净 香、油污等在接触点表面机械附着沉积形成较松
的金属表面，一旦暴露在大气中，会很快生成几微 散的表膜，这层表膜由于带有微粒物质，极易嵌藏
米厚的初期氧化膜层。例如铜仅需仅 2~3 min，铝 在接触表面的微观凹坑处，使接触面积缩小，接触
仅需 2~3 s，其表面便可形成数微米厚的氧化膜 电阻增大，且极不稳定。二是由于物理吸附及化
层。即使特别稳定的贵金属金，由于表面能较高， 学吸附所形成的污染膜，对金属表面主要是化学
其表面也会形成一层有机气体吸附膜。此外，大 吸附，它是在物理吸附后伴随电子迁移而产生的。
气中的尘埃等也会在接触件表面形成沉积膜。因 （3）电压和电流。使用电压达到一定阈值，会

而 从 微 观 角 度 来 分 析 ，任 何 接 触 面 都 是 一 个 污 使接触件膜层被击穿，而使接触电阻迅速下降。
染面。 然而，由于热效应加速了膜层附近区域的化学反
综 上 所 述 ，真 正 接 触 电 阻 应 由 以 下 几 部 分 应，对膜层有一定的修复作用，于是阻值呈现非线
组成。 性。在阈值电压附近，电压降的微小波动可能会
（1）集中电阻。电流通过实际接触面时，由于 引起电流二十倍或几十倍范围内的变化。接触电

电流线收缩显示出来的电阻，将其称为集中电阻 阻发生很大变化，当电流超过一定值时，接触件界
或收缩电阻。 面微小点处通电后便会产生的焦耳热，使金属软
（2）膜层电阻。膜层电阻由接触表面膜层及 化或熔化，对集中电阻产生影响，随之降低接触电
其他污染物所构成。从接触表面状态分析，表面 阻。因此有些弱电信号的端子排，因传输信号电
污染膜可分为较坚实的薄膜层和较松散的杂质污 压电流较小，较容易导致接触电阻增大而出现接
染层，也可把膜层电阻称为界面电阻。 触不良异常。
（3）导体电阻。实际测量电连接器接触件的
3 端子排接触不良检测方案
接触电阻时，都是在接点引出端进行的，故实际测
得的接触电阻还包含接触表面以外的接触件和引 3.1 端子排接触不良检测思路
出导线本身的导体电阻。导体电阻主要取决于金 端子排接触不良的检测思路是依托超低电压
属材料本身的导电性能，与周围环境温度的关系 恒流电流源，实现端子排两个螺丝之间接触压降
可用温度系数来表征。 或阻抗的精确测量。螺丝在松动状态时，与导线

为便于区分，将集中电阻加上膜层电阻称为 和连接片为点接触或面接触；螺丝紧固后，与导线
真实接触电阻，而将实际测得包含有导体电阻的 以及连接排为体接触。两种情况下的接触电阻差
电阻称为总接触电阻。 异很大，但一般均在毫欧姆级，因此一般万用表无
2.2 端子排接触电阻影响因素 法测量。本文借助离线的低压恒流源形成的稳定
端子排接触电阻主要受接触件的正压力、表 电流与微伏级压降测试技术，可灵敏捕捉到松动