导电膏在风力发电机组中的应用

　　摘要:本文从导电膏的材质、特点、作用以及导电膏降低接触电阻和温升的工作原理等方面阐述，结合风力发电机组的特点进行分析，得出风力发电机阻使用导电膏的必要性和实用性。导电膏的应用将会提高风力发电机组的安全运行，并且能够间接地带来一定的经济利润。
　　关键词：导电膏、导电性、接触电阻、温升
　　一、引言
　　随着电力工业的发展，电接触连接以每年成百万至成千万件的速率递增。连同原有的件数，全国的电接触连接点当以数十亿计。众所周知，电接触连接处的特点是：电阻大、温度高，易遭受化学及电化学腐蚀。在风力发电机组中，凡属动力设备其连接导体的全部是铜质母线。而铜母线搭接面在所有的搭接、连接中又是较为薄弱的环节。而在导线的搭接和连接处存在的不良的接触状况,可能导致机组不能安全运行,尤其会使机组运行过程中的电能损耗大大增加。因此，改善电气连接的接触状况，成为一项重要的节能和安全运行的重要措施。
　　二、导电膏的引入
　　风力发电机组的运行环境一般情况下都是比较恶劣的，要么是高寒地带，要么是多风沙地带，要么是沿海地带。尤其在是沿海地带运行的风力发电机组，环境对机组的腐蚀作用很强，长期运行的话，机组在运行过程中就会存在安全隐患，并且在一定程度上电能损耗会大幅度提高。所以，为了解决这一问题，我们就要寻找一种材料，这种材料即能抗腐蚀，又能提高导体的导电性能，并且在一定程度可以弥补接触面的粗糙问题。另外，对风力发电机组而言，还要减少接触面的温升和电损。
　　导电膏的出现，在很大程度上可以解决这一问题。导电膏是一种稠软膏状的导电、节电、节材涂敷材料；它是由多种高分子有机材料，多种微细导电粉末，抗氧稳定剂及添加剂等原材料组成的复合膏体。其主要作用是为了减少导电连接处接触电阻，降低温升，提高电接触的可靠性。导电膏的名称有多种，如电力复合脂、电力助接复合脂、电接触脂、电力脂、导电脂等。导电膏因使用环境条件不同，可分为高温度通用型，宽温度型，超高温型；还可分为固定接触型和动接触型等。导电膏可在湿热及含有化工腐蚀性气体环境中长期运行。导电膏为中性无毒膏体，使用方便不对人体和皮肤造成伤害，现场使用最方便。
　　三、导电膏的作用
　　导电膏有三大基本作用：一是涂敷过程中可去除对电接触极为有害的各种高电阻的氧化膜，并且在去除之后能立即起防护作用，防止接触面再度氧化，因而保证了电接触部位有最高的电导率；二是它填补了搭接区域的全部空隙，使接触面免除了化学及电化学腐蚀，从而降低了材耗，延长了连续运转期，又使接触电阻不会与时俱增，十分稳定；三是导电膏内的多种导电微末物质填料能在原来的间隙（它占搭接区域面积的95%以上）形成隧道效应导电通道，使实际导电面积和电导率增大了许多倍；四是可以消除雷击后的线夹熔焊现象。这都会使接触电阻大幅度下降，而且能使接触处的温升也大幅度下降，对供、用电设备提供了十分稳定、安全的运转条件。
　　据调查，与传统的搭接面搪锡工艺比较，改用涂敷导电膏后，铝——铝连接的接触电阻可降低75%左右，铜——铜连接可降低35%左右，铜——铝连接则不仅可降接触电阻，而且可省去铜——铝双金属过渡母线。同时，涂敷导电膏还可降低接触处30%-85%的温升。
　　电接触处的能耗是与接触电阻值成正比的。既然接触电阻在采用导电膏后能大幅度下降，无疑也使得该处的电能损耗大幅度的减少。从而节省了大量的用电资金。
　　四、导电膏使用案例
　　某电解铝企业在电解生产中采用导电膏后，每生产一吨电解铝即可节电80度，若按年产量千万吨计，当可节电八亿多度。这是一个相当可观的经济数字。如果各种有色金属及化工原料的电解生产过程，均采用了导电膏，其经济效益更是不可估量的。
　　其实，凡有电接触处，涂敷导电膏同样都能起到节能降耗的效果，而且又能保障安全和连续的供电。保障安全和连续供电，也是提高企业经济效益的有力措施。例如，华东地区某变电所在高压隔离开关的刀闸接触面上涂敷闽耀导电膏后，每一台年节电即可达数千度；在低压塑壳式断路器的连接处涂敷导电膏，则杜绝了过电流脱扣器因温升过高而发生的误动作；又如某220KV输电线路和变电所的T型线夹和并沟线夹涂敷导电膏后，有效地防止了输电线路遭雷击时因线夹烧损导致的停电事故。而在有化学腐蚀性气体的环境下工作的电接触触头，在涂敷导电膏后使用期限可延长数倍。像这类例子是不胜枚举的。据铁道部门的机务段介绍，将导电膏用之滑动接触处，亦收到很好的效果。五、导电膏与风力发电机组
　　（一）分析
　　1、风力发电机组属于强电设备，同时也是运行周期长的发电设备（机组理论寿命≥20年）。这就要求机组内部的导线接触处具有良好的导电性和耐腐蚀性，尤其是动力电缆的接触处，像发电机的出线接触处、控制柜的上下进线接触处，以及机舱内部和塔架内部的地线连接处。以上所述的这些地方，哪一处出现问题都会导致机组的损坏或防护措施的不足。擦膜保护作用，有效增加风机电气接头的搭接面积，降低接触电阻。
　　2、从一个制造商的角度思考风力发电机组，在某种意义上它的出现就是给业主带来尽可能大的收益。那么我们就要从各个方面来考虑，并最终达到这一目的。从上面的案例可以知道，导电膏的应用虽不能给用户带来直接的经济利润，但它可以减少用户的损失，事实上也是间接地给用户带来事实在在的经济利润。
　　3、防雷对风力发电机组来说是一个极其重要的部分。当前的风力发电机组已经具备比较健全的防雷系统，但它无法消除雷击后的线夹熔焊现象。导电膏的使用将会使雷击后的线夹熔焊现象大大降低，起到保护设备的作用。
　　4、风力发电机组控制回路的弱电连接接触点多是在低电压、小电流、接触面积极小和接触压力极低的条件下工作的，在这种场合下，接触区域氧化的危害性就特别大（尤其在沿海地区），稍有氧化就会导致线路不导电或接触不良现象的发生，破坏整个系统的正常工作。油封作用，阻止水汽、灰尘、氧气等进入风机电气连接处接触面内，去除了这些部位金属氧化与电化学腐蚀产生的条件。在某种程度上可以起到保护风力发电机组控制回路以及整个风力发电机组正常运行的作用。
　　5、可改善风机电气连接部位的导电导热性能，防止连接区域温度过高。经实验发现，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，有效防止了接触面温度过高所造成的氧化物持续生成及降低了风机运行的安全风险。
　　6、导电膏涂敷操作方便，价格不高。
　　（二）导电膏降低接触电阻和温升的原理
　　风力发电机组是一种长期运行的设备，连接处的接触电阻和温升对风力发电机组的正常运行显得尤为重要。而导电膏的应用在一定程度上就可以避免这两方面问题的发生。
　　导电膏的降阻降温升原理：导电膏中的高分子原料电阻率很大，这部分物质起的是对接触面的保护作用，在未进行紧固搭接的状态下，高分子原料承载的导电微细末呈游悬离散状态，这时所测的膏体电阻是非常大的。但在搭接紧固后游悬离散状的导电微末就被挤压成适合各种接触面形态的导电整体垫层，使接触处的导电、导热的效果得到空前的提高，这是采用其它工艺措施所无法达到的。从导电膏的导电机理来看，就能更好地说明这个现象，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通道。虽然这种导电方式效果不及金属导电。但大面积的隧道效应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接触面积，接触电阻和温升当然就会大幅度降低。
　　六导电膏的使用方法
　　1、导电膏的选用
　　在风电设备安装前应根据导电膏的运用温度、主要特点、应用范围和作用等选择合适的类型。对风力发电机组而言，选择通用导电膏比较合适。因为它具有耐高温、耐低温、节能、抗氧化、耐腐蚀（对铜、铝、铁都不产生化学腐蚀，不同金属材质搭接处涂膏后能防止产生电化学腐蚀）、不长霉（长霉度为0级）、使用中不龟裂、接触面电阻系数小等特点，并且可在湿热及含有化工腐蚀性气体环境中长期运行，对在沿海风电场尤为合适。
　　2、导电膏的使用方法
　　①用细锉刀或细砂布（纸）细细打磨涂敷面（导电连接接触面），去除毛刺、较大麻点（如涂敷面已经很平整光滑可免此工序，如有较小的麻点也没关系）和氧化膜，保证接触面平整和清洁。
　　②打磨后用纱布蘸无水酒精或丙酮擦拭涂敷面上的油污等。
　　③在涂敷面平整、清洁之后，按下列程序进行涂敷搭接：预涂→薄层导电膏→用铜丝刷在预涂导电膏的接触面上擦拭→用棉纱（布）擦净预涂的导电膏→再涂上0.1～0.2mm厚的导电膏→将接触面重合拧紧即可。
　　七结论
　　接触电阻的产生对风机电气设备的正常运行造成了很大的危害，而导电膏的正确使用正是解决这一问题的有效途径之一。导电膏的应用，在一定程度缓解了机组压力，提高了机组运行寿命，同时在一定程度上对机组的安全防雷起到了辅助作用。另外导电膏的使用提高了导体的导电性，减少了损耗，间接地带来了经济效益。在风电设备中，塔架接地极、基础环接地汇流排需涂导电膏。因为塔架接地极和接地汇流排表面粗糙，是热喷锌防腐处理，没有铜排表面那么光滑，与接线端子压接时两面之间存在间隙，接触电阻较大，易受潮气腐蚀，且通过较大的雷电压和电流；再就是塔架接地极和接地汇流排的材料是高碳钢，硬度大，其表面与铜接线端子压接时接触面小（点接触），因此塔架接地极和接地汇流排表面与铜接线端子接触面之间需要涂导电膏填充间隙，降低接触电阻、抗氧化、抗腐蚀。