电路导体的可靠性分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电气线路和设备安全性检测技术领域，尤其涉及一种电路导体的火灾危险性分析方法。
【背景技术】
[0002]根据我国电气火灾的统计数据分，据2003到2007年共发生电气火灾169861起，占火灾起数的比例分别为23%、20.75、21.9%、23.1%、28.3%，重特大火灾的电气起数所占比例分别为28.36%,30.90%,31.09%,37.83%,45.33%，显然我国的电气火灾已给我国经济以及人民生命财产造成了巨大损失。电气火灾发生的次数及造成的损失居各类火灾之首，而由电气线路引发的火灾又居电气火灾之首，电气线路绝缘老化或质量低劣或机械损伤是导致电线短路、漏电等是引发电气火灾的主要原因。因此，研究建立检查和检测电气线路的火灾危险性的技术方法显得非常重要和必要。电路导体可靠性的显微分析技术正是检测电气线路的火灾危险性的技术方法的一个重要的内容。
[0003]纯铜铝导体电阻是由铜铝材质固有特性决定的，但100%纯铜铝材料是不存在的，铜铝导体材料中都会不同程度地含有杂质，铜铝材料中杂质的存在就会增大导体的电阻值，且含有的杂质越多电阻值就越大，杂质多到一定程度或说电阻值达到一定的程度，导体通电时就会异常发热，发热会加剧导体绝缘层老化，从而增加短路等火灾危险性。另一方面，电阻值合格的铜铝导体在使用过程中，因为腐蚀、氧化的作用，组织中出现氧化物和盐时，电阻值也会增大，且电阻值会随腐蚀和氧化的严重而增大。电阻过大就会引起电路发热，发热就会加剧绝缘老化，从而引起短路、漏电等事故引发火灾。
[0004]合格的电线电缆在通过额定电流时，电阻发热产生的温度为正常的工作温度，对电线电缆的绝缘性能没有明显的不良影响。在设计允许的短时间内通过一定的超额定电流，也不会对电线电缆绝缘材料的性能造成明显的不良影响，但在长时间通过超额定电流，线路的温度则将显著升高，显著加剧电线电缆绝缘材料的断链和分解，并加剧导体的腐蚀。电线电缆的导体因腐蚀造成杂质含量过高或本身杂质含量过高的劣质导体，在通过额定电流或超额定电流时，均会加剧发热而加速电线电缆绝缘的热分解并放出腐蚀性物质，腐蚀性物质又会加速对导体的腐蚀，这种恶性循环作用导致电路的导电性能不断恶化，这种恶化达到一定程度后，就有可能导致电路某些部位发热、短路、漏电、爬电等引发电气火灾事故。若在存在杂质的电线电缆中通过数倍或数十倍的额定电流，即严重过电流(过荷载)状态时，将有可能直接使电线电缆燃烧起起火，引发火灾等事故。
[0005]—些不法的电线电缆生产商，为了获得更多的利益，购买劣质的导体和绝缘原材料，生产的电线电缆的导体电阻过大和绝缘层绝缘电阻偏小，造成通过额定电流和电压时，都会出现异常发热破坏引发短路或引燃绝缘层或异常击穿短路引发火灾事故。
[0006]电路中的电线电缆的连接部位由于自身接触电阻发热导致氧化、腐蚀等作用，会使得原本可以良好通电的接头部位出现接触电阻过大，电流导通受阻导致局部大量发热，如长时间使用，加之散热又不好的情况就可能导致火灾的发生。
[0007]PVC绝缘电线工作温度一般不超过70°C，超负荷运行时，电流I将明显增大，一条固定线路的电阻值R是一定的，由Q = IUt = IR2t可知电流I明显增大将导致热量Q明显增大，同时热量Q还受电阻和作用时间t的影响，电阻越大，作用时间t越长发热量Q越多，。从老化试验预测绝缘材料寿命的文献可以看出电线电缆运行温度每上升10°C其使用寿命就要缩短10%。这是由于在受热状态下，特别是高温作用会使绝缘层氧化、分解、断链的同时，分解的氯化氢和氧、酸碱盐等会使其包裹的导体不断的被氧化、腐蚀使电阻值增加，被氧化、腐蚀的导体通电时会增加发热而反作用于绝缘层，就在这样恶性循环中，是电路不断恶化，线路短路和漏电的几率不断上升，发生火灾的危险性也在不断上升。另，近年来有色金属价格一路飚升，导线生产成本已随之直线上升，为了获得稳定的甚至更高的利润。部分为利试图的电线电缆生产厂家开始使用廉价的劣质铜铝材料生产电线电缆。劣质铜铝材多为旧料粗糙回炉加工而成，或在原来正常使用的铜材中添加更多的低价材料以降低导线成本，或者采用铜包铝线(铝线表面包铜箔或镀铜)。含有杂质的铜铝导体电阻会显著增加，载流量会显著降低，同面积的导线在通过同样的额定电流电时发热量也会明显增加。使用劣质的铜铝导体材料生产的这种电线电缆的价格会明显降低，从而保证和提高电线电缆生产厂的利润，成产造成大量的劣质电线电缆流入市场，从而留下了火灾隐患。通过导体内部金相组织分析，可以发现杂质的存在和分布情况。
[0008]在我国对电线电缆产品基本都是在进入市场前进行抽检式质量监控，对进入市场后的特别是在役的电线电缆都没有开展有力的质量监控检查。对在使用电线电缆的质量没有一个科学的检查监督技术方法。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于解决上述现有技术无法检测的电气线路中铜铝导线或铜铝合金导体因氧化、腐蚀出现杂质或本身质量低劣存在的缺陷，提供一种监督检测进入市场和在使用中的电气线路和设备的铜铝导线及黄铜、铝合等金属导体的安全性的电路导体的可靠性分析方法。
[0010]—种电路导体的可靠性分析方法，包括以下步骤:
[0011](I)取在使用中电路的电气线路和设备连接部位的铜铝导线及黄铜、铝合金导体作为测试分析样品；
[0012](2)、使用体式显微镜对所取样品进行显微分析；
[0013](3)、使用金相显微镜对所取样品进行金相组织的显微分析；
[0014](4)、使用扫描电镜和能谱联用技术对所取样品进行电子微观和元素含量百分比分析；
[0015](5)综合导体样品的体式、金相组织、电子显微特征和元素含量百分比分析，判定被测金属导体是否存在氧化、腐蚀和劣质特征，导电品质是否出现下降趋势或较差。
[0016]本发明通过提取在使用中的电路上适当部位提取在运行电线电缆的导体样品，对电线电缆样品的导体表面进行体式微观观察，对导体内部进行金相组织分析，可以发现导体表面因长时间使用老化或受热作用导致的绝缘层熔化粘连或炭化，导体表面被腐蚀等缺陷，也可以较好地发现导体表层或内部金相组织因较长时间受热氧化、腐蚀导致的金相组织结构明显长大或包含杂质等特征，从而可以科学地分析判断线路是否存在不良因素或导体已经恶变的情况。由体式、金相、扫描电镜和能谱的显微和元素成分百分比分析方法，测试在运行电路中的金属导体的体式显微、金相组织、扫描电镜显微特征，以及导体的元素成分百分比，以分析判定被测金属导体是否存在老化、氧化、腐蚀特征或本身质量低劣是一种科学有效的方法，为推断导电品质是否出现下降趋势，导体质量是否低劣，并为进一步判定在运行电路的是否存在电气火灾隐患提供科学技术依据。
【具体实施方式】
[0017]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018]在电气火灾物证鉴定工作和在用电路可靠性检查分析中，技术人员能从送检或抽检的铜铝导线及铜、铝合金的导体材料的表面体式显微、内部金相组织电镜微观和元素百分比含量，已发现铜铝导线或黄铜、铝合金导体因氧化或腐蚀作用或产生造假出现的氧化物、无机盐颗粒、杂质元素百分比含量严重超高，有的就是以电阻值很大的铁代导电性能优异的铜的伪劣产品，以及因受到电路异常发热作用内部金相组