導電膏在風力發(fā)電機組中的應(yīng)用

 導電膏在風力發(fā)電機組中的應(yīng)用

　　摘要:本文從導電膏的材質(zhì)、特點、作用以及導電膏降低接觸電阻和溫升的工作原理等方面闡述，結(jié)合風力發(fā)電機組的特點進行分析，得出風力發(fā)電機阻使用導電膏的必要性和實用性。導電膏的應(yīng)用將會提高風力發(fā)電機組的安全運行，并且能夠間接地帶來一定的經(jīng)濟利潤。

　　關(guān)鍵詞：導電膏、導電性、接觸電阻、溫升

　　一、引言

　　隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電接觸連接以每年成百萬至成千萬件的速率遞增。連同原有的件數(shù)，全國的電接觸連接點當以數(shù)十億計。眾所周知，電接觸連接處的特點是：電阻大、溫度高，易遭受化學及電化學腐蝕。在風力發(fā)電機組中，凡屬動力設(shè)備其連接導體的全部是銅質(zhì)母線。而銅母線搭接面在所有的搭接、連接中又是較為薄弱的環(huán)節(jié)。而在導線的搭接和連接處存在的不良的接觸狀況,可能導致機組不能安全運行,尤其會使機組運行過程中的電能損耗大大增加。因此，改善電氣連接的接觸狀況，成為一項重要的節(jié)能和安全運行的重要措施。

　　二、導電膏的引入

　　風力發(fā)電機組的運行環(huán)境一般情況下都是比較惡劣的，要么是高寒地帶，要么是多風沙地帶，要么是沿海地帶。尤其在是沿海地帶運行的風力發(fā)電機組，環(huán)境對機組的腐蝕作用很強，長期運行的話，機組在運行過程中就會存在安全隱患，并且在一定程度上電能損耗會大幅度提高。所以，為了解決這一問題，我們就要尋找一種材料，這種材料即能抗腐蝕，又能提高導體的導電性能，并且在一定程度可以彌補接觸面的粗糙問題。另外，對風力發(fā)電機組而言，還要減少接觸面的溫升和電損。

　　導電膏的出現(xiàn)，在很大程度上可以解決這一問題。導電膏是一種稠軟膏狀的導電、節(jié)電、節(jié)材涂敷材料；它是由多種高分子有機材料，多種微細導電粉末，抗氧穩(wěn)定劑及添加劑等原材料組成的復(fù)合膏體。其主要作用是為了減少導電連接處接觸電阻，降低溫升，提高電接觸的可靠性。導電膏的名稱有多種，如電力復(fù)合脂、電力助接復(fù)合脂、電接觸脂、電力脂、導電脂等。導電膏因使用環(huán)境條件不同，可分為高溫度通用型，寬溫度型，超高溫型；還可分為固定接觸型和動接觸型等。導電膏可在濕熱及含有化工腐蝕性氣體環(huán)境中長期運行。導電膏為中性無毒膏體，使用方便不對人體和皮膚造成傷害，現(xiàn)場使用最方便。

　　三、導電膏的作用

　　導電膏有三大基本作用：一是涂敷過程中可去除對電接觸極為有害的各種高電阻的氧化膜，并且在去除之后能立即起防護作用，防止接觸面再度氧化，因而保證了電接觸部位有最高的電導率；二是它填補了搭接區(qū)域的全部空隙，使接觸面免除了化學及電化學腐蝕，從而降低了材耗，延長了連續(xù)運轉(zhuǎn)期，又使接觸電阻不會與時俱增，十分穩(wěn)定；三是導電膏內(nèi)的多種導電微末物質(zhì)填料能在原來的間隙（它占搭接區(qū)域面積的95%以上）形成隧道效應(yīng)導電通道，使實際導電面積和電導率增大了許多倍；四是可以消除雷擊后的線夾熔焊現(xiàn)象。這都會使接觸電阻大幅度下降，而且能使接觸處的溫升也大幅度下降，對供、用電設(shè)備提供了十分穩(wěn)定、安全的運轉(zhuǎn)條件。

　　據(jù)調(diào)查，與傳統(tǒng)的搭接面搪錫工藝比較，改用涂敷導電膏后，鋁——鋁連接的接觸電阻可降低75%左右，銅——銅連接可降低35%左右，銅——鋁連接則不僅可降接觸電阻，而且可省去銅——鋁雙金屬過渡母線。同時，涂敷導電膏還可降低接觸處30%-85%的溫升。

　　電接觸處的能耗是與接觸電阻值成正比的。既然接觸電阻在采用導電膏后能大幅度下降，無疑也使得該處的電能損耗大幅度的減少。從而節(jié)省了大量的用電資金。

　　四、導電膏使用案例

　　某電解鋁企業(yè)在電解生產(chǎn)中采用導電膏后，每生產(chǎn)一噸電解鋁即可節(jié)電80度，若按年產(chǎn)量千萬噸計，當可節(jié)電八億多度。這是一個相當可觀的經(jīng)濟數(shù)字。如果各種有色金屬及化工原料的電解生產(chǎn)過程，均采用了導電膏，其經(jīng)濟效益更是不可估量的。

　　其實，凡有電接觸處，涂敷導電膏同樣都能起到節(jié)能降耗的效果，而且又能保障安全和連續(xù)的供電。保障安全和連續(xù)供電，也是提高企業(yè)經(jīng)濟效益的有力措施。例如，華東地區(qū)某變電所在高壓隔離開關(guān)的刀閘接觸面上涂敷閩耀導電膏后，每一臺年節(jié)電即可達數(shù)千度；在低壓塑殼式斷路器的連接處涂敷導電膏，則杜絕了過電流脫扣器因溫升過高而發(fā)生的誤動作；又如某220KV輸電線路和變電所的T型線夾和并溝線夾涂敷導電膏后，有效地防止了輸電線路遭雷擊時因線夾燒損導致的停電事故。而在有化學腐蝕性氣體的環(huán)境下工作的電接觸觸頭，在涂敷導電膏后使用期限可延長數(shù)倍。像這類例子是不勝枚舉的。據(jù)鐵道部門的機務(wù)段介紹，將導電膏用之滑動接觸處，亦收到很好的效果。五、導電膏與風力發(fā)電機組

　　（一）分析

　　1、風力發(fā)電機組屬于強電設(shè)備，同時也是運行周期長的發(fā)電設(shè)備（機組理論壽命≥20年）。這就要求機組內(nèi)部的導線接觸處具有良好的導電性和耐腐蝕性，尤其是動力電纜的接觸處，像發(fā)電機的出線接觸處、控制柜的上下進線接觸處，以及機艙內(nèi)部和塔架內(nèi)部的地線連接處。以上所述的這些地方，哪一處出現(xiàn)問題都會導致機組的損壞或防護措施的不足。擦膜保護作用，有效增加風機電氣接頭的搭接面積，降低接觸電阻。

　　2、從一個制造商的角度思考風力發(fā)電機組，在某種意義上它的出現(xiàn)就是給業(yè)主帶來盡可能大的收益。那么我們就要從各個方面來考慮，并最終達到這一目的。從上面的案例可以知道，導電膏的應(yīng)用雖不能給用戶帶來直接的經(jīng)濟利潤，但它可以減少用戶的損失，事實上也是間接地給用戶帶來事實在在的經(jīng)濟利潤。

　　3、防雷對風力發(fā)電機組來說是一個極其重要的部分。當前的風力發(fā)電機組已經(jīng)具備比較健全的防雷系統(tǒng)，但它無法消除雷擊后的線夾熔焊現(xiàn)象。導電膏的使用將會使雷擊后的線夾熔焊現(xiàn)象大大降低，起到保護設(shè)備的作用。

　　4、風力發(fā)電機組控制回路的弱電連接接觸點多是在低電壓、小電流、接觸面積極小和接觸壓力極低的條件下工作的，在這種場合下，接觸區(qū)域氧化的危害性就特別大（尤其在沿海地區(qū)），稍有氧化就會導致線路不導電或接觸不良現(xiàn)象的發(fā)生，破壞整個系統(tǒng)的正常工作。油封作用，阻止水汽、灰塵、氧氣等進入風機電氣連接處接觸面內(nèi)，去除了這些部位金屬氧化與電化學腐蝕產(chǎn)生的條件。在某種程度上可以起到保護風力發(fā)電機組控制回路以及整個風力發(fā)電機組正常運行的作用。

　　5、可改善風機電氣連接部位的導電導熱性能，防止連接區(qū)域溫度過高。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，在顯微鏡下，可清楚看到，當涂上導電膏后，接觸面間的全部空隙被導電膏填滿，并形成了許多網(wǎng)狀通道，從而很大程度地擴大了實際有效接觸面積，改善了搭接區(qū)域的導電和導熱狀況，有效防止了接觸面溫度過高所造成的氧化物持續(xù)生成及降低了風機運行的安全風險。

　　6、導電膏涂敷操作方便，價格不高。

　�。ǘ�）導電膏降低接觸電阻和溫升的原理

　　風力發(fā)電機組是一種長期運行的設(shè)備，連接處的接觸電阻和溫升對風力發(fā)電機組的正常運行顯得尤為重要。而導電膏的應(yīng)用在一定程度上就可以避免這兩方面問題的發(fā)生。

　　導電膏的降阻降溫升原理：導電膏中的高分子原料電阻率很大，這部分物質(zhì)起的是對接觸面的保護作用，在未進行緊固搭接的狀態(tài)下，高分子原料承載的導電微細末呈游懸離散狀態(tài)，這時所測的膏體電阻是非常大的。但在搭接緊固后游懸離散狀的導電微末就被擠壓成適合各種接觸面形態(tài)的導電整體墊層，使接觸處的導電、導熱的效果得到空前的提高，這是采用其它工藝措施所無法達到的。從導電膏的導電機理來看，就能更好地說明這個現(xiàn)象，我們知道，搭接面的絕大部分并不接觸，其間存在著或大或小的間隙，當這些間隙布滿導電膏后，由于膏體內(nèi)的填料——金屬粉末間的距離很小，與電子的固有波長相近，所以能形成隧道效應(yīng)通道。雖然這種導電方式效果不及金屬導電。但大面積的隧道效應(yīng)導電通道的作用卻是很可觀的。因此，以導電膏填補搭接面間的空隙，也就相當于在很大程度上擴大了接觸面積，接觸電阻和溫升當然就會大幅度降低。

　　六導電膏的使用方法

　　1、導電膏的選用

　　在風電設(shè)備安裝前應(yīng)根據(jù)導電膏的運用溫度、主要特點、應(yīng)用范圍和作用等選擇合適的類型。對風力發(fā)電機組而言，選擇通用導電膏比較合適。因為它具有耐高溫、耐低溫、節(jié)能、抗氧化、耐腐蝕（對銅、鋁、鐵都不產(chǎn)生化學腐蝕，不同金屬材質(zhì)搭接處涂膏后能防止產(chǎn)生電化學腐蝕）、不長霉（長霉度為0級）、使用中不龜裂、接觸面電阻系數(shù)小等特點，并且可在濕熱及含有化工腐蝕性氣體環(huán)境中長期運行，對在沿海風電場尤為合適。

　　2、導電膏的使用方法

　�、儆眉氫S刀或細砂布（紙）細細打磨涂敷面（導電連接接觸面），去除毛刺、較大麻點（如涂敷面已經(jīng)很平整光滑可免此工序，如有較小的麻點也沒關(guān)系）和氧化膜，保證接觸面平整和清潔。

　　②打磨后用紗布蘸無水酒精或丙酮擦拭涂敷面上的油污等。

　�、墼谕糠竺嫫秸�、清潔之后，按下列程序進行涂敷搭接：預(yù)涂→薄層導電膏→用銅絲刷在預(yù)涂導電膏的接觸面上擦拭→用棉紗（布）擦凈預(yù)涂的導電膏→再涂上0.1～0.2mm厚的導電膏→將接觸面重合擰緊即可。

　　七結(jié)論

　　接觸電阻的產(chǎn)生對風機電氣設(shè)備的正常運行造成了很大的危害，而導電膏的正確使用正是解決這一問題的有效途徑之一。導電膏的應(yīng)用，在一定程度緩解了機組壓力，提高了機組運行壽命，同時在一定程度上對機組的安全防雷起到了輔助作用。另外導電膏的使用提高了導體的導電性，減少了損耗，間接地帶來了經(jīng)濟效益。在風電設(shè)備中，塔架接地極、基礎(chǔ)環(huán)接地匯流排需涂導電膏。因為塔架接地極和接地匯流排表面粗糙，是熱噴鋅防腐處理，沒有銅排表面那么光滑，與接線端子壓接時兩面之間存在間隙，接觸電阻較大，易受潮氣腐蝕，且通過較大的雷電壓和電流；再就是塔架接地極和接地匯流排的材料是高碳鋼，硬度大，其表面與銅接線端子壓接時接觸面�。�點接觸），因此塔架接地極和接地匯流排表面與銅接線端子接觸面之間需要涂導電膏填充間隙，降低接觸電阻、抗氧化、抗腐蝕。