GIS设备用表带触指电连接结构接触电阻的分形理论计算与分析

摘要

电连接结构的接触电阻（electrical contact resistance,ECR）是评价电接触系统可靠性的重要指标。表带触指是环保气体GIS设备中重要的电连接部件，其ECR不仅影响回路总电阻，通流过大导体振动、安装不当等因素也会导致电接触不良，引发触指局部过热，引起绝缘放电等故障，还会关系到环保气体GIS设备的运行稳定性。为研究触指ECR的产生机理和变化规律，采用MATLAB和激光共聚焦显微镜捕捉接触区域灰度图像，获得触指接触区域的名义接触面积Aa和分形维数D；运用分形理论模型，数值计算了表带触指电连接结构的ECR，并通过ECR试验测量，验证了应用分形理论模型解析计算表带触指电连接结构ECR的合理性和准确性；研究了表带触指电接触过程中的弹性变形、第一弹塑性变形、第二弹塑性变形和塑性变形4个阶段，对比分析了不同分形维数对触指电接触实际接触面积的影响规律。研究发现：分形理论模型可用于GIS设备用表带触指的接触电阻理论计算；触指电接触表面形貌越复杂，分形维数越大，触点变形越先进入弹塑性阶段，也越易进入第二弹塑性变形阶段，达到相同承载能力所需实际接触面积也越小。研究成果有助于环保气体GIS电连接结构的优化设计，可为环保气体GIS设备触指电连接结构的多物理场计算和电接触性能的状态评估提供理论基础。

关键词

分形模型 / 表带触指 / 接触电阻 / 弹塑性变形 / 实际接触面积