镀层在母线安装中的问题

1、目录摘要1关键字11.0 绪论（什么是电接触）21.1 接触电阻21.2 母线安装过程中的电接触问题21.3 影响搭接面质量的因素21.4 母线接触面的电化学反应与镀层31.5 搭接面的镀层在安装工程中使用的目的31.7 镀层的原电池反应机理41.8 结论8摘要母线的安装工艺中，接触面的质量控制是重中之重。如若在安装过程中，对母线施工工艺要领理解不够深刻，安装过程中质量把关不严，极易在运行过程中出现母线接触面温升过高，进而影响到电气设备的安全运行。不同于国内的装备设备制造商电气搭接面采用镀层的方式；在国外成套包装备的电气安装中，常常会遇见电气搭接面不采用镀层，直接使用裸铜连接的方式。对于搭接面

2、是否要带镀层，主要是由装备使用环境的因素、设计者的设计理念、装备的制造成本等多方面要素综合而成的。但是以业主方面从长期运行方面的考量经常会对镀层问题提出相应的要求。此类技术问题经常会使施工方感到困扰，本文通过电接触理论对接触面的进行了理化分析，进而为以后的施工中碰到此类问题进行相应的技术积累。关键字母线搭接面 镀层 搭接1.0 绪论（什么是电接触）母线之间搭接电接触面的主要功能为传导电能。其接触面在传导电能过程中在导体间接触过渡区域产生的各种物理、化学现象即电接触。在工程实际中，电接触是由导体的接触结构或导体接触本身性质决定的。1.1 接触电阻电接触的基本任务就是传导电流，但是任何进行过精细加

3、工的名义平面，在围观条件下都是粗糙不平的物体表面。因此，在两个物体表面接触时即使施加了很大的外部压力使两个接触面相互压紧，但在接触表面中也只有少数的点或（小面）实际发生了真正的接触，这些实际接触的表面承受着全部的外加接触力。接触电阻就是导电表面互相接触时，由他们之间的接触表面粗糙度、接触压力、接触形式、接触元件材料、通电电流大小、通电时间共同作用的结果。1.2 母线安装过程中的电接触问题 图例 某220KV棒状母线搭接面因接触质量不好造成过高的温升在母线安装过程中，电接触是不能忽视的问题。实践表明，导电零件的连接处，长期通过额定电流，其温度会高于非连接处。如若在安装过程中对母线搭接面的质量控制

4、不可靠，搭接面处产生过高的温升是不可避免的。如下图所示，由于搭接面的质量不可靠，导致接触电阻过高，从而造成接触面产生了过高的温升。1.3 影响搭接面质量的因素判断母线搭接面是否合格主要体现在接触电阻是否能够控制在可以接受的范围。在母线安装时，由于母线本身已经是成品。我们在安装过程中主要考量的是环境的清洁度、接触面是否清洁（去除氧化膜及其它杂质）、螺栓固定是否满足规范要求力矩值。1.4 母线接触面的电化学反应与镀层母线接触面长期运行的最大敌人就是母线接触面在运行过程中的电化学反应。在母线长期运行时，如果搭接面密封不严，水汽就会与接触表面结合发生电化学反应，形成氧化膜。氧化膜的存在使铜接头处的接触

5、电阻增大很多，以致该处温升非常高，能量损耗很大。另外，由于材料在高温下的蠕变，还可能造成螺栓连接的松动，使接触电阻更加大。有时还可能导致局部出现电火花，终于形成一种恶性循环。 如果铜质出线段是同铝母线连接，则又因铜铝接头间有电化学腐蚀，它与温升的增大两者之间也存在一种恶性循环，情况尤为严重。 为了解上述问题，习惯是将接头处镀上一层银或锡，或搪上一层锡，因为这是防止铜和铝氧化以及它们之间发生电化学腐蚀，从而降低接电阻和能量损耗、并且稳定接触电阻的有效方法。由于镀锡和镀银成本高，所以通常都是采取搪锡的办法。1.5 搭接面的镀层在安装工程中使用的目的在实际工程应用中，搭接面镀层有两个效果：1、 提高

6、搭接面的极限温升允许值。2、 对搭接面起到保护作用，防止电化学腐蚀。在GB14048.1中第8.4.2.2节的表2，内容是接线端子的温升极限：接线端子材料温升极限1）3）   K 裸铜 裸黄铜 铜(或黄铜)镀锡 铜(或黄铜)镀银或镀镍 其他金属606565702)这里的接线端子包括各类电气接插件、断路器一次接插件和铜排搭接面等等。锡和银都是柔软性的金属，铜镀锡或铜镀银后能显著地改善搭接表面的接触状况，因此能有效地提高搭接面允许温升的数值。从表中我们看到，裸铜的温升是60度，铜镀锡的温升是65度，而铜镀银是70度。1.6 镀层在安装过程中碰到过的问题 在一些大型项目中，有的装

7、置主设备是国外成套进口设备，在这些设备的电气安装过程中，经常会发现国外成套进口设备的电气连接铜排为裸铜的现象。因此我们在施工开始之前需要在以下问题上进行相应的技术准备：A、 裸铜连接是否可行B、 一边有镀层，一边没镀层的电气搭接面是否可行C、 增加镀层的情况下需要考虑到的安装问题D、 我方是否具备现场挂镀层的条件1.7 镀层的原电池反应机理1）关于原电池问题在空气中可以说水份无处不在，只不过沙漠空气中的水汽含量低而沿海空气中的水汽含量高而已。当某种金属轧制完毕冷却后，氧化也随即开始。例如铁就会生成氧化铁，即Fe+O2Fe2O3，而锡会生成氧化锡，即Sn+O2SnO2。对于铜，当然也会生成氧化铜

8、，即Cu+O2CuO。这些氧化物又被称为金属氧化物。当金属氧化物碰到水后会分解为阳离子和氢氧根负离子，即Fe2O3+H2OFe3+(OH)-。同理，锡和铜也会生成相应的阴阳离子，如：SnO2+H2OSn4+(OH)-，CuO+H2OCu2+(OH)-在这里，请注意到金属离子由于缺少了电子因而均带正电荷，而OH离子则带负电荷，由此构成了原电池。原电池密布在金属表面，哪里有水汽哪里就有原电池。衡量原电池电位的高低用电极电位来定义，即原电池的电压高低。以下列出银、锡和铜的电极电位数值： Ag+2e=Ag 0.7995V；Sn4+2e=Sn2+ 0.154V； Cu2+e=Cu- 0.519V；可见银

9、的电极电位最高，铜次之，而锡最低。我们把常用金属的电极电位按大小排列后得到一张表，具体如下：钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、锌、铜、汞、银、铂、金。这张表又被称为金属活动顺序表。在表中，越靠近左侧电极电位越低，而越靠近右侧电极电位越高。我们看到，锡在铜的左侧，而银在铜的右侧。2）电子的转移将两个不同电压值的电池并联在一起，我们知道在两个电源间一定会有电流流动。上图中，电源1的电压大于电源2，于是电流从1的正极流向2的正极。但是电子流e呢，却是从2的正极流向1的正极，正好与电流的方向相反。也就是说，电子流从电压较低的电源流向电压较高的电源。我们来看下图：在上图中，我们知道锡的电极电位低于铜的

10、电极电位，电子流的转移方向是从锡转移到铜。于是，一方面锡不断被转换为锡离子因而出现腐蚀，而铜离子不断被还原为铜。在这里，受到腐蚀作用的就是锡。我们再看银和铜，因为银的电极电位高于铜，因此银与铜放在一起时，受到腐蚀的是铜。这种腐蚀被称为电化学腐蚀。现在的问题是，若我们将铜的表面完全镀上锡或银，或者完全不镀，那么还会出现电化学腐蚀吗？答案是否定的，纯金属不会出现电化学腐蚀。总结：在纯铜的表面，或完整的镀锡表面或镀银表面，都不会出现电化学腐蚀。如果铜镀锡表面出现破口，则破口处的锡会被腐蚀，锡会出现凸凹的表面状况；如果铜镀银表面出现破口，则破口处的铜会受到腐蚀，铜会越腐蚀越深，出现腐蚀沟道。3) 镀层

11、的孔隙率研究得出，电镀层电接触的腐蚀和编制是由于镀层或多或少都存在着微孔，因此在大气中的腐蚀性气体、水汽便通过微孔侵蚀基底金属，从而导致镀层导电作用失效。镀层单位面积内微孔数目的多少称为孔隙率。显然，为了使镀层获得良好的导电性和稳定性，关键是避免镀层内出现微孔或使空隙率降低到最低水平。同时，孔隙率还与镀层加工时的外界环境，表面清洁度有不可分割的关系。如若，外界条件不好。即便是厚的镀层依然可能存在较大的孔隙率。同时在观察发现，大气中的腐蚀性气体、水汽便通过微孔侵蚀基底金属形成的化合物会爬过空隙生长到镀层外表面来，其危害比将裸导体放置到腐蚀性环境中的危害还大。因此，由于施工现场条件简陋。不可能对导

12、体进行镀锡处理，只能采取镗锡的方式。若想获得理想的加工效果，可能性微乎其微。1.8 结论母线在安装过程中，除了要严格控制1.3内容中的安装手段外，还要考虑到镀层的存在对母线搭接面的影响问题。A、根据GB50149-2010 以及上述分析在环境条件允许的情况下，使用裸铜连接是可行的。B、由于电化学腐蚀的存在；如若增加镀层，不能只在搭接面增加镀层。应该采用整根母线完整的增加镀层的方式，否则会出现沿镀层表面的腐蚀沟道。C、由于镀层金属与铜的化学活性不同，搭接面不能采用一面有镀层，一面没有镀层的方案。应采取的方案为两边都采用相同镀层金属的搭接面进行搭接；或两边全部为裸铜。D、现场必须对镀层表面进行细致的检查，发现其是否有破口、氧化层。在运输和安装时不能让母线的电镀表面出现破口。E、由于合格的镀层对加工环境、加工工艺有很高的要求。在施