铜排螺栓连接作为仍广泛应用的电气连接方式，接触电阻极其重要，决定了使用寿命和系统可靠性。
今天将围绕连接电阻如何影响使用寿命展开，从接触效率与寿命的关系、接头失效判断、老化机理、失效过程等方面，系统讲解铜排螺栓连接失效。
一、连接电阻效率与寿命的关系
前文介绍过连接电阻效率，又称为接头性能系数是衡量接头质量、决定使用寿命的关键参数。
1、性能系数（连接效率） k
性能系数（k）指接头电阻（Rj）与等长无接头铜排电阻（Rc）的比值，即：
k = Rj / Rc
2、k 值与寿命关系
Ghareeb Moustafa的文章Studies on mechanical contact devices for bolted Bus-Bar connections中描述：
k 值与寿命存在如下关系：
稳定区间（k≤1.5）：初始 k≤1.5 时，铜排连接可实现25-30 年设计寿命。此时电流分布均匀，功率损耗小，无局部过热风险，可避免老化恶性循环；
最优区间（0.63≤k≤1.33）：符合 DIN 标准德国工业标准 （德国工业标准 DIN 43 670/12.75，1975 年），在此区间内，接头电阻接近没有接头的铜排，导电效率较高。
二、接头失效量化
除初始 k 值外，在使用过程中，电阻的增长速率是判断寿命是否进入失控阶段的另外一个重要指标：
在Paul G. Slade 文章中 Bus Bar Bolted Connections Reliability and Testing中，进行了母线接头的可靠性测试。
当铜 – 铜接头接触电阻增加到初始值的 2 倍时，大概运行 10⁵小时（≈11.4 年）后，电阻会进入快速增大期，失效趋势加速；
母排将面临局部温度骤升、高压电弧、绝缘烧毁等热失控风险。
以上是特定铜排、螺栓之间的一个测试，只供大家定性参考。
三、铜排连接老化机理
铜排螺栓连接寿命衰减，实则是由机械与环境因素共同作用下，形成高温 – 高电阻的老化循环。
1、机械因素：
材质不匹配（如钢螺栓与铜排）：会因为热膨胀系数差异产生应力，加速接触界面的变形；
载荷不足（螺栓扭矩不够）：接触压力降低和高电压会进一步加剧电流集中，缩小了有效的接触区域；
微位移与微动腐蚀：设备振动、温度循环引发接头的微小位移，金属表面摩擦产生氧化碎屑，形成微动腐蚀层，阻碍电流的传导。
2、环境因素：
外界的硫化物、湿度等在接触面形成腐蚀；
铜与螺栓材质生成脆性的金属化合物；
长期应力与高温导致铜排蠕变；
大电流焦耳热加速氧化，与高温形成高温 – 高电阻循环，老化加速。
四、母排接头失效过程
1、初步失效
首先接触区域面积逐渐减小、造成接触电阻逐渐增大；
从而接触区域温度升高、高温加剧了接触区域的劣化，导致接触电阻进一步增大；
2、系统性失效
接触电阻增大到一定程度后引发失控式温度升高，这样可能出现材料熔化。
材料熔化后在接触面就会出现间歇性接触，高低压情况下可能导致拉弧；
电弧与其他导体或接地体绝缘距离不足，就会发生闪络，甚至引发火灾；最终损坏系统。
总结：
今天文章提出了一些铜排栓接可靠性定量分析的方法，大家还有什么好的方法，可以在留言区或者进群讨论！
本篇文章来源于: 新能源安全技术
