电膏的作用与各种应用
导电膏是一种新型电工材料,可用于电力接头的接触面,降阻防腐、节电效果显著。我国从80年代开始研制生产,至今已有几十个品种型号,其基本性能相同,是以矿物油、合成脂类油、硅油作基础油,加入导电、抗氧、抗腐、抑弧等特殊添加剂,经研磨、分散、改性精制而成的软状膏体。
电气连接导体接触面和触头接触面,不管加工如何光洁,从细微结构来看,都是凹凸不平的,实际有效接触面只占整个接触面的一小部分,各种金属在空气中还会生成一层氧化层,使有效接触面积更小。导电膏中的锌、镍、铬等细粒填充在接触面的缝隙中,等同于增大了导电接触面,金属细粒在压缩力或螺栓紧固力作用下,能破碎接触面上金属氧化层,使接触电阻下降,相应接头温升也降低,使接头寿命延长。
对于不同材质的接头特别是铜-铝接头,由于锌元素的中间介入,使铜铝两者电位差缩小,可减缓铜铝电化腐蚀。所以,承载负荷电流的电力接头,涂敷导电膏,对于降低接触电阻,抗氧化,防腐蚀,延长使用寿命,节省有功电量都是有百利而无一害的,可用来取代传统的搪锡、镀银等工艺,很有推广使用价值。该厂自1997年注重推广导电膏的使用,因为电力接头发热而抢修、抢修的工作量降低约90%。
一、电气连接中接触电阻的形成
在大气中铝材、铜材表面会生成三氧化二铝、氧化铜氧化膜,这些氧化物的导电性能极差,电阻率可达1×107~1×1010Ω•m且不易去除,这将大大增加接触区域的无机膜接触电阻(简称膜电阻Rb)。
在显微镜下观察导体的表面和连接处,其表面存在许多坑洼,导电体间的连接实际上是点接触,当电流流过时,电流线发生剧烈的收缩现象,形成束流电阻RS(图1)。导电体接触面膜电阻Rb 和束流电阻RS之和即构成了接触电阻Rj:
Rj=RS+Rb=K/(0. 102F)n
式中 F—接触头间接触压力,N
n—与接触形式(点、线、面接触)、压力范围、触面上接触点数以及触点分布情况有关的指数,
K—与接触的材料、表面状况、接触方式有关的系数
二、电气连接中接触电阻的危害
1.增加电能损耗
接触电阻越大,电能损耗也越大。
2.造成连接处发热
接触电阻Rj 大,产生焦耳发热效应的损耗亦大,使接触处温升增高。
3.连接处产生压降
接触处电阻Rj在接触处将产生一定的压降。
三、导电膏在电气连接中的作用
降低接触电阻传统的工艺方法通常有两种,一种是超声波搪锡或镀银;另一种是涂敷凡士林。超声波搪锡虽然效果不错,但需购置专用的超声波搪锡设备,工艺较复杂,因此不常采用。涂敷凡士林只能减少刚处理好的导体表面氧化膜的生成,而不能起到长期保护作用。而采用新型节能涂敷材料—导电膏,可直接涂敷接触面,既能代替传统的镀银和搪锡工艺,且实施经济方便、操作简单,完全可以解决上述存在的问题。
1.擦膜保护作用
当导电膏涂于接触面时,导电膏中的锌、镍、铬等细粒填充在接触面的缝隙中,等同于增大了导电接触面,金属细粒在压缩力或螺栓紧固力作用下,能破碎接触面上金属氧化层,使接触电阻下降,相应接头温升也降低,使接头寿命延长。
2.油封作用
当导电膏涂敷于接触面后,可阻止氧气、水气和其他腐蚀介质侵入接触区域,减轻高电阻率的氧化铝和氧化铜的生成,降低搭接区域的电化腐蚀等。一般型号的导电膏滴点为150°С,而中性凡士林滴点为54°С,运行温度达70°С时即流失干涸,导电膏蒸发度不大于5%,保证在规定温度运行,油份不会快速损失,老化和干裂,丧失油封作用。对于不同材质的接头特别是铜-铝接头,由于锌元素的中间介入,使铜铝两者电位差缩小,可减缓铜铝电化腐蚀。
3.改善搭接区域的导电导热性能
在显微镜下,可清楚看到,当涂上导电膏后,接触面间的全部空隙被导电膏填满,并形成了许多网状通道,从而很大程度地扩大了实际有效接触面积,改善了搭接区域的导电和导热状况。表1为在其他条件不变时,实际测定导电膏涂敷前后温升比较
四、导电膏的涂敷工艺及应用
1.导电膏的分类
按全国节电办颁发的“电接触导电膏及其应用技术条件暂行规定(试行)”中的第4条,可分为五类:
1型为高温固定电接触型;2型为宽温固定电接触型 ;3型为可动电接触型;4型为超高温电接触型 ;5型为灭弧电接触型
2、显著的降温及节电;
2、避免氧化腐蚀;
3、提高可靠性减少用电故障。
3.导电膏的涂敷工艺
涂敷时,工作环境应无飞扬的尘土,无凝露并保持干燥,以保证涂抹质量。
(1)、接触面在涂敷前须用砂布或钢丝刷进行打磨。去毛刺、大的麻点、油污和氧化膜,接触面保持平整。
(2)、打磨后的接触在用干净的棉纱上无水酒精或丙酮擦拭干净,待挥发后均匀涂上一层厚约0.2mm的膏体,然后将接触面重合,并按常规将螺帽拧紧(不应使接触面过紧而变形,实验得出搭接处的正压力为5-10兆帕)。
(3)、 镀银接触面若无发黑现象,只需用无水酒精或丙酮擦拭;若银层发黑,可用金相砂布轻轻打磨,擦拭干净, 待挥发后均匀涂上厚约0.15mm的膏体。
(4)、对多根并联的导电排,钢绦刷无法伸进去打磨时,可将砂布贴在薄木条上进行打磨,其余操作工艺按(2)的方法进行。
(5)、涂敷工具应保持清洁,涂层可用油灰刀刮平,但涂层厚度应保持在0.15-0.2mm左右。
(6)、膏体应均匀涂在导电排有效搭接接触面内
值得注意的是,导电膏并非良导体,它在接触面上的导电性是借“隧道效应”实现的,所以导电膏在接触面不可涂得太厚,否则会大大影响效果。
4.应用实例
(1)用于输变电的高压隔离开关
厂35kV高压线路的GWS-35/1000隔离开关,涂敷导电膏后,经测定接触电阻降低了41%,仅这一组开关,经测算每年节电350kW • h。
(2)用于变电所配电柜的母线铝排和配电电缆
厂0.4kV低压线路有50处,涂敷导电膏后,经测定接触电阻降低52%,经测算每年节电3270kW•h。
(3)用于筛选系统的交流接触器
厂胶带输送机和电动筛的交流接触器共64处,电流大触点易烧坏,涂敷导电膏后,经测定接触电阻降低46%,经测算每年节电2870kW•h。
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习总
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