我國(guó)的風(fēng)電場(chǎng)主要集中在北部及西部地區(qū)及少數(shù)沿海地區(qū)。在沿海地區(qū),風(fēng)電設(shè)備主要面臨的是海洋大氣腐蝕環(huán)境以及海水飛濺等引發(fā)的不同程度的腐蝕。
海上風(fēng)電機(jī)組工作環(huán)境惡劣,一般情況下無(wú)人值守,而且維修困難,因此對(duì)機(jī)組各部件使用壽命提出了更高的要求。海上風(fēng)電變流器設(shè)備或系統(tǒng)的可靠性,除取決于所用元器件的可靠性外,與使用環(huán)境條件及防護(hù)設(shè)計(jì)有著密切關(guān)系。數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,海上電子設(shè)備所發(fā)生的故障,50%以上是由環(huán)境因素造成的。隨著電子設(shè)備復(fù)雜程度的增加、使用環(huán)境的惡劣,其可靠性問(wèn)題顯得越來(lái)越突出。因此,加強(qiáng)海上風(fēng)電變流器設(shè)備或系統(tǒng)的防護(hù),提高其可靠性是非常重要的。
鹽霧的形成
空氣中能容納一定量的水汽,氣溫愈高,空氣中所能容納的水汽愈多,反之愈少。當(dāng)空氣溫度低到不能容納原先所含有的水汽時(shí),過(guò)剩的水汽便凝結(jié)成小水滴。沿海地區(qū)空氣中含有大量隨海水蒸發(fā)的鹽分,其溶于小水滴中便形成了濃度很高的鹽霧。我國(guó)東南部沿海,屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),多年年平均氣溫都在20℃以上,年平均最高氣溫26℃,年平均最低氣溫19℃左右。盛行的海陸風(fēng)把含有鹽分的水汽吹向風(fēng)電場(chǎng)與設(shè)備元器件大面積接觸,這些因素使設(shè)備受鹽霧腐蝕的速度大大加快。
鹽霧給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組帶來(lái)的危害
鹽霧與空氣中的其他顆粒物在葉片靜電的作用下,在葉片表面形成覆蓋層,嚴(yán)重的影響葉片氣動(dòng)性能,產(chǎn)生噪音污染和影響美觀。
經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)后使設(shè)備原有的強(qiáng)度遭到破壞,使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的承受最大載荷的能力大大降低,使設(shè)備不能達(dá)到設(shè)計(jì)運(yùn)行要求,給設(shè)備安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重后果。
鹽霧與設(shè)備電器元件的金屬物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后使原有的載流面積減小,生成氧化合物使電氣觸點(diǎn)接觸不良,它們將導(dǎo)致電氣設(shè)備故障或毀壞。給風(fēng)場(chǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成大的影響。
解決方案
鑒于上述分析,為有效地防鹽霧、防潮、防霉菌,近幾年來(lái)我們?cè)陔姎饨宇^工藝改革方面做了一些成功的嘗試。
最初,人們?cè)陔姎饨宇^處涂抹凡士林,但凡士林是一種中性烴類,屬于導(dǎo)電物質(zhì),但受潮易變質(zhì)呈酸性反而加強(qiáng)了化學(xué)腐蝕作用。另外,凡士林長(zhǎng)期使用后又易變干成塊狀脫落導(dǎo)致螺栓松動(dòng),使接頭腐蝕,不利于導(dǎo)電。
所以,在此基礎(chǔ)上人們開(kāi)始進(jìn)行優(yōu)化改革。導(dǎo)電膏是潤(rùn)滑劑與金屬緩蝕劑相結(jié)合的新型產(chǎn)物,在接頭金屬表面只需涂掛l~2微米左右薄膜,其在長(zhǎng)時(shí)間防止金屬接頭的磨損,防止大氣中各種腐蝕介質(zhì)對(duì)金屬的浸蝕,從而保證電氣接頭的電接觸穩(wěn)定可靠。
導(dǎo)電膏的優(yōu)異性能
無(wú)毒、無(wú)氣味的淡黃色蠟狀物,在大氣中不吸潮、不分解、不升華,不吸附灰塵和有害氣體(硫化氫氣體、 二氧化硫氣體),可長(zhǎng)期保存不變性。
潤(rùn)滑性優(yōu)良、耐磨性和抗腐蝕性均高。
耐壓性和耐溫性。能承受1公斤以上接點(diǎn)壓力而不破壞薄膜涂覆層,可在-60一125℃條件下正常使用。
電氣性能優(yōu)良。涂覆于金屬表面可穩(wěn)定接觸電阻,即跟未涂的金屬表面一樣導(dǎo)電,涂覆于絕緣件表面上仍然絕緣。
抗腐蝕原理
導(dǎo)電膏是集金屬緩蝕劑和潤(rùn)滑劑于一身的極性有機(jī)大分子,這種結(jié)構(gòu)中一端為具有憎水性的很長(zhǎng)碳鏈,另一端是電子云其密度較大。碳鏈中碳的單鍵可自由旋轉(zhuǎn)起潤(rùn)滑作用,僧水性,無(wú)水就不能形成電化學(xué)腐蝕,無(wú)水霉菌就不能滋生,且長(zhǎng)碳鏈有如長(zhǎng)尾巴擺來(lái)擺去使灰塵不易落下直接接觸金屬,這樣就有效地防止了鹽霧、潮濕和霉菌的腐蝕。
導(dǎo)電膏涂覆于電氣接頭表面不增大電阻,長(zhǎng)時(shí)間使用接觸電阻穩(wěn)定;涂于絕緣體表面仍然絕緣。從理論上講,分子端基的密集電子產(chǎn)生的“離城”作用為在有電場(chǎng)存在下薄膜的分子隧道型導(dǎo)電提供了有利條件。
我們知道幾乎所有電氣設(shè)備母線與母線,母線與電器元件都是通過(guò)兩連接導(dǎo)體之間用螺栓緊固來(lái)實(shí)現(xiàn)電接觸的。電接觸的好壞一般可用接觸電阻來(lái)衡量。接觸電阻由兩部分組成,一是由于接觸面“微觀”凹凸不平形成小面積接觸,當(dāng)電流通過(guò)各小面積附近的電流線會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的收縮現(xiàn)象,產(chǎn)生收縮電阻;二是接觸面在鹽霧、潮熱、霉菌的作用下接觸表面產(chǎn)生氧化物膜,硫化物膜,水分子膜,灰塵和纖維等組成的粉膜,形成表面膜電阻,它占接觸電阻的70一80%左右。由于接觸電阻的形成與壓力,化學(xué)與電化學(xué)腐蝕等許多因素有關(guān),所以一般都很不穩(wěn)定。接觸電阻的增大會(huì)導(dǎo)致電氣接頭接觸電壓的增加,以致接頭發(fā)熱嚴(yán)重影響供電質(zhì)量。
現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐效果及結(jié)論
幾年來(lái)使用導(dǎo)電膏涂覆電氣接頭的低壓配電設(shè)備,箱式變電站等,有的運(yùn)行在居民住宅小區(qū),有的為燃料船舶公司做供電所使用,許多直接在海上受鹽霧的侵蝕,經(jīng)過(guò)三個(gè)寒暑考驗(yàn),電氣接頭仍保持金屬本色,毫無(wú)銹跡,然而塘錫的接頭則銹跡斑斑。由此可見(jiàn)導(dǎo)電膏是經(jīng)得起現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐考驗(yàn)的。
由于導(dǎo)電膏具有良好的電氣性能和保護(hù)性能,而且性能穩(wěn)定耐久,所以除做母排接頭的保護(hù)涂料之外,也可以對(duì)二次線接頭、接點(diǎn)、觸頭進(jìn)行涂覆,以確保控制回路電氣性能良好可靠。
參考文獻(xiàn):
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詹耀,南方地區(qū)風(fēng)電設(shè)備的腐蝕成因及防腐維護(hù);
王玲,楊萬(wàn)均,張世艷,肖敏,熱帶海洋大氣環(huán)境下電連接器環(huán)境適應(yīng)性分析
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