Page 47 - 理化检验-物理分册2021年第十一期

焦宗寒, 等: 某500kV 变电站隔离开关软连接失效的原因

软连接单层铜箔设计厚度为0.1mm , 镀锡层厚 样品铜板靠铜箔侧倒角都有不同程度的向外菱角,

度为20 μ m , 实测镀锡铜箔厚度为0.14~0.15mm 。 见图5 。倒角不均匀易导致压焊过程中铜箔表面产

铜在大气环境中很容易发生腐蚀, 该断裂铜箔表面 生划伤、 压裂等缺陷。
镀锡层均匀, 无划伤、 起皮等缺陷。断口附近暗绿色
附着物为铜箔断裂后铜被大气腐蚀所致, 因此可排
除铜箔镀锡层不合格导致的断裂。折臂式隔离开关
执行动作时, 软连接需要反复弯折。断裂铜箔均处于
软连接外侧, 外侧铜箔在工作中长期受拉应力, 断裂
处位于铜板与铜箔连接的过渡位置, 此次事故共有4
个断裂样品, 样品最外层铜箔均已完全断裂, 见图3 。

使用ZEISSSmartZoom5型体视显微镜对断裂
软连接侧面进行观察。由图4可见, 铜板与多片铜
箔压焊侧面外观紧密, 未发现开裂等缺陷。

图5 断裂软连接侧面的微观形貌

Fi g 5 Micromor p holo gy ofthesideoffracturedsoftconnection

a sam p le1 b sam p le2 c sam p le3d sam p le4
如图5d ) 所示, 其第二片铜箔也发生开裂。软连接
图2 软连接结构示意
铜箔表面均镀锡, 铜箔断裂后镀锡层在潮湿环境中与

Fi g 2 Schematicdia g ramofsoftconnectionstructure
大气发生反应, 断口已无金属光泽, 铜箔断裂后暴露于
大气环境中, 并且断裂位于软连接下侧, 铜易被大气腐
蚀, 因此断口表面附着厚实的暗绿色腐蚀产物。
1.2 化学成分分析
按照设计要求, 软连接用铜箔材料为 T2紫铜。
用角磨机和砂纸轻微打磨铜箔和铜板表面, 去除镀
锡层, 采用电火花光谱仪对铜箔、 铜板进行化学成分
检测。由表1可见, 铜箔、 铜板的化学成分均满足标
图3 4个外层铜箔断裂的软连接示意
准 GB / T5231-2012 《 加工铜及铜合金牌号和化学

Fi g 3 Schematicdia g ramoffoursoftconnectionsof
成分》 对 T2 紫铜的要求。可排除因铜箔化学成分

fracturedouterco pp erfolis
不合格导致的断裂。
表1 铜箔和铜板的化学成分检测结果

Tab 1 Chemicalcom p ositiontestresultsofco pp erfoiland

co pp er p late
质量分数 / %
项目
图4 铜板与铜箔压焊侧面的微观形貌
Cu+A g Sn Sb As Fe Pb S

Fi g 4 Micromor p holo gy of p ressureweldin g sideof
铜板检测值 99.9 0.007 0.002 0.002 0.004 0.004 0.002

co pp er p lateandco pp erfoils
铜箔检测值 99.9 0.010 0.002 0.001 0.004 0.005 0.003
由于压焊过程中, 要对组合焊件施加一定的压
标准值 99.9 - 0.002 0.002 0.005 0.005 0.005
力, 为防止铜箔压裂, 与铜箔过渡位置处的铜板设计
了倒角, 倒角是为了保证铜板过渡位置光滑, 同时去 1.3 力学性能试验
除机加工过程中产生的毛刺。进一步放大观察断裂 根据设计要求, 镀锡铜箔需为 1 / 4 硬( Y 4 ) 状

软连接侧面, 发现失效样品倒角尺寸并不均匀, 所有 态, 其抗拉强度为 215~275 MPa , 伸长率不小于
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