导电膏的应用.doc

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。
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。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；
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（℃）
接触形式
涂导电膏前
涂导电膏后
Al--Al
34
29
Cu--Cu
30
28
Cu--Al
36
30
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；Ⅲ型为可动电接触型；Ⅳ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
-40℃～+170℃
1、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--铝过渡接头；
3、防腐蚀，提高安全性；
4、节电；
DG-2
宽温型
-60℃～+270℃
1、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--铝过渡接头；
3、防腐蚀，提高安全性；
4、节电；
DG-3
活动型
-40℃～+170℃
1、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℃～+170℃
1、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•h。
(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•h。
(3) 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 （℃）
≧200
≧300
≧200
2
锥入度（150g.25℃）1/10mm
190~250
175~240
190~300
3
pH值
7
4
耐热性
可在170℃高温下长期工作
可在270℃高温下长期工作
可在170℃高温下长期工作
5
耐寒性
-40℃，2h 无龟裂
-60℃，2h 无龟裂
-40℃，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
≤1.35
7
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
≤1.3
9
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（100℃，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
≤1
13
蒸发度（100℃，1h）（%）
≤2
14
接触电阻稳定系数
≤1.35
15
长霉度
0级
16
体积电阻率（Ωcm）
≧108
17
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。