导电膏(电力复合脂)的应用一、 导电膏的用途导电膏全称电接触导电膏,又名电力复合脂,是一种新型电工材料它广泛应用于变电所、配电所中 母线与母线、母线与设备接线端子连接处的接触面和隔离开关触头的接触面上,相同和不同金属材质的导 电体(铜与铜、铜与铝、铝与铝)的连接均可使用,代替并优于紧固连接接触面搪锡、镀银工艺,能较大 地降低接触电阻(可降低35〜95%),从而达到降低温升(可降低35〜85%),提高母线连接处和开关触头 的导电性能,减少大量的电能损耗,还可避免接触面的各种腐蚀,尤其是极大地提高了导电膏使用处的安 全性能,为变电所、配电所的安全运行提供了可靠的保证导电膏还可应用于电视机、影碟机等家用电器产品的接插件、开关触点部件上经涂敷导电膏后,能 减少电压降和电弧,避免裸露导线的氧化腐蚀,提高家用电器的可靠性并延长使用寿命我国从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,主要依靠它的隧道效应而导电它主要涂敷在导体电接触面上,减少接触电阻,相应降低接头温升, 对连接点处起油封作用,减少空气氧化和腐蚀性气体、尘埃、水分对导电体的腐蚀,提高电接触的可靠性。
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---接触电阻与大,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R.在接触处将产生一定的压降电气连接中接触电阻的形成: J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1x107^1x10100 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)o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导电体接触面膜电阻Rb和束流电阻RS之和构 成了接触电阻 R.: R.=RS+Rb=K/(0.102F)nJ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;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采用新型节能涂敷材料---导电膏,可直接涂敷接触面,能代替传统的镀银和搪锡工艺,成本经济, 操作方便、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而中性凡士林滴点为54° 当运行温度达70°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,油份不会快速流失、 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表1:搭接区涂敷导电膏前后的温升比较表(°C)接触形式涂导电膏前涂导电膏后A1--A13429Cu--Cu3028Cu--A13630四、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: I型为高温固定电接触型;II型为宽温固定电接触型;m型为可动电接触型;w型为超高温电接触型;v 型为灭弧电接触型;2. 导电膏的选用:可以按照应用范围、主要特点、适用温度、作用等进行选用,具体可参考下表选用:产品类型适用温度主要特点实际应用范围作 用DG-1G高温型-40C〜+170C1、 理化性能稳定;2、 耐高温;3、 使用寿命3年;一般用于螺栓紧固的 或有一定压力的电接 触部位1、 代替搪锡、镀银工艺;2、 代替铜一铝过渡接头;3、 防腐蚀,提高安全性;4、 节电;DG-2宽温型-60 C〜+270C1、 理化性能更加稳定;2、 优异的高低温性能;3、 使用寿命5年;国防、军工及民用重要 设备的电接触部位, 电石炉、电炉炼钢、电 炉短网等电接触部位1、 代替搪锡、镀银工艺;2、 代替铜一铝过渡接头;3、 防腐蚀,提高安全性;4、 节电;DG-3 活动型-40C〜+170C1、 不含有金属成分,自 身磨擦系数极小;2、 理化性能稳定,耐SF6 气体腐蚀;3、 应用在冶炼厂的电解 槽内不影响电解产品质 量;活动的电接触部位如: 隔离开关、刀闸,SF6 断路器,天车导轨及电 气化铁路,冶炼厂的电 解槽。
1、 提高设备运行安全性;2、 防腐蚀;3、 节电;4、 降低活动电接触部位的接触电阻和 温升;DG-1家用型-25 c〜+170C1、 使用方便;2、 对皮肤无刺激;3、 耐潮湿;家用刀闸开关,保险丝 接头插座,大功率家用 电器的插头,家用视听 设备的插拔件及电位右器^等1、 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,工作环境应无扬尘、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细锉刀、钢丝刷或细砂布进行打磨,去除毛刺、大的麻点、油污和氧化膜,接触面保持平整2) 打磨后的接触面用干净的棉纱蘸上无水酒精或丙酮擦拭干净,待挥发后预涂一层膏体,并用细砂 布在预涂导电膏的接触面上轻轻擦拭,再用干净棉纱擦净接触面上的膏体然后再均匀涂上一层厚约0.2mm的膏体,将两接触面重合,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;若镀银层发黑,可用金相砂布轻轻打磨 并用无水酒精或丙酮擦拭干净,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,钢丝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,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-ho(2) 用于变电所配电柜的母线铝排和配电电缆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・h3) 用于筛选系统的交流接触器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应用导电膏,一般处理一处接点只需0.08元左右,接点涂敷后,维持时间长,半年检查一次即可,35kV 隔离开关、配电柜的母线、胶木闸刀开关等搭接点自使用导电膏以来,不仅起到良好导电、降温效果,而 且保证了供用电的安全五、主要技术参数序号项 目质量指标DG-1G高温型DG-2宽温型DG-3活动型1滴点(C)沱200沱300沱2002锥入度(150g.25c)1/10mm190~250175~240190~3003pH值74耐热性可在170c高温下长期工作可在270c高温下长期工作可在170c高温下长期工作5耐寒性-40C,2h无龟裂-60C,2h无龟裂-40C,2h无龟裂6耐潮性能:交变温热试验 后其冷态接触电阻的变化<1.357耐电化腐蚀性能电接触内表面无斑点和明显的不均匀颜色变化8耐盐雾腐蚀的性能:盐雾 试验后其冷态接触电阻的 变化<1.39耐化工气体腐蚀的性能导体电接触内表面腐蚀面积小于接触面积的15%导体电接触内表面腐蚀面积小于接触面积的10%导体电接触内表面腐蚀面积小于接触面积的10%10对铜板铝板的腐蚀(100C,3h)无腐蚀11热安定性无分层、无胶皮状、无硬膜12氧化后安定性:氧化后KOH 含量 (mg/g)<2<1<113蒸发度(100C,1h)(%)<214接触电阻稳定系数<1.3515长霉度0级16体积电阻率(Qcm)沱10817导体电接触面在额定电流 下的温升符合搪(镀)锡母排端头标准的规定18摩擦系数/ / <0.13六、释疑问:导电膏的电阻很大,为什么涂敷导电膏却能大幅度降低接触电阻和温升呢?答:一些客户来电,说买了导电膏回去用万用表电阻档一测量发现不导电,这是怎么回事?导电膏采 用特殊工艺将导电微细颗粒锌、镍、铬等均匀分散于高分子材料中,其本身体积电阻较大,基本在10的8 次方这个数量级。
但为什么涂敷导电膏后却能提高导电效果呢?这就需要从导电膏的导电机理来看我们知道,搭接面的绝大部分并不接触,其间存在着或大或小的间隙当这些间隙布满导电膏后,由 于膏体内的填料--金属粉末间的距离很小,与电子的固有波长相近,所以能形成“隧道效应”导电通道 虽然这种导电方式效果不及金属直接接触导电好,但大面积内的无数隧道效应形成的导电通道的作用却是 很可观的因此,以导电膏填补搭接面间的空隙,也就相当于在很大程度上扩大了导电接触面积,接触电 阻和温升必然就会大幅度降低因为导电膏是靠“隧道效应”进行导电的,正常情况下不导电,但如果是在两个金属导体之间有着极 薄的一层导电膏,并同时其中一个金属导体带有一定的电压,则在压力作用下,导电膏就可以通过隧道效 应进行导通。