Inom elbranschen är optimering av energiflödet en viktig fråga för produktions-, överförings- och distributionsprocesserna. Nyckeln är att tillhandahålla och bibehålla ledningsförbindelser med låg resistans genom försilvrade avlagringar.

Fälterfarenheter och laboratoriestudier har visat att detta gäller särskilt när det gäller bussbars och bultade högströmsförbindelser. Silverpläterade bussskenor överträffar opläterade bussskenor genom att ge ett stabilt kontaktmotstånd och en låg maximal driftstemperatur som ökar bussförbandets livslängd. Ännu viktigare är att stabila kontaktmotståndsfogar minskar behovet av frekvent underhåll, minskar den totala stilleståndstiden för utrustningen och minskar kraftigt risken för katastrofala fel.

God branschpraxis rekommenderar att alla busskontakter är försilvrade. De flesta specifikationer från myndigheter, IEEE och försäkringsbolag kräver att alla skruvade bussanslutningar pläteras i enlighet med tillämpliga specifikationer.

En av de viktigaste faktorerna för en effektiv kontaktplätering av bussskenor är att applicera en enhetlig beläggning av tillräcklig tjocklek för att ge korrosionsskydd och en “utjämnande effekt” för att öka bussskarvens yta.

Borstplätering med rent silver är en enkel och kostnadseffektiv lösning för plätering på plats av bussystem vid rutinunderhåll och kan också vara värdefull vid uppgradering av bussar i stället för att ersätta befintliga bussar när man vill öka generator- eller systemkapaciteten.

De tidiga åren

I äldre kraftverk installerades aluminium- eller kopparskenor. Även om en obelagd bussförbindelse för flera år sedan kunde ha varit tillräcklig, tvingar dagens ökande krav på kraft, med tanke på marknadens begränsade kapacitet och ekonomier, tillverkarna att förbättra hela systemets effektivitet och prestanda.

Många tidiga bussanslutningar har inte lossats sedan de installerades så långt tillbaka som 1910. Bussförbindelser har flera faktorer som begränsar deras livslängd, bland annat:

  • Ojämnheter i de sammanfogande ytorna
  • Partikelförorening före installation
  • Oxidation

När dessa faktorer kombineras har de en eskalerande effekt som ökar kontaktmotståndet och temperaturen och därmed minskar ledens effektivitet med tiden, vilket kan leda till katastrofala fel. Även när den är ny, resulterar brister i kopparytan på bussskenan i att endast en bråkdel av den ytan kommer i direkt kontakt med anslutningen. Enligt vissa uppskattningar kan denna andel vara så låg som tio procent. Även om en ökad kontaktkraft kan utjämna de höga områdena är effekterna minimala och kan till och med leda till oönskad belastning på fästsystemet.

Bildandet av icke-ledande ytfilmer på grund av skadliga atmosfäriska föroreningar i omgivningen är också en begränsande faktor för ledens tillförlitlighet – även i skruvkontakter. Frittning minskar kontaktmotståndet för tunna ytskikt, men tjockare, mer sega skikt kan fortfarande utgöra ett problem som förstärks av den ökade temperaturen vid skarven på grund av det ökade motståndet. Fritting är förekomsten av dielektrisk nedbrytning av en kontaktfilm. En potentialgradient på 100 V/μm kan vara tillräcklig för att orsaka denna dielektriska nedbrytning.

Oxidation av bussmaterialet är en ständigt närvarande företeelse om inte åtgärder vidtas för att förhindra detta med en barriärbeläggning. Bildandet av oxidationsskikt på bussmaterialet i skarvarna leder till ökad resistans och därmed ökade spänningsfall och ökade lokala temperaturer. Det har rapporterats att ledmotståndet över obelagda bussar kan öka med mer än 20 % på grund av oxidationsbildning. Studier har visat att silverplätering av bussfogar avsevärt minskar oxidationen av bussmaterialet under drift.

De kombinerade effekterna av oregelbundna ytor, föroreningar och bildandet av icke-ledande ytfilmer samt oxidation kan skapa “heta punkter” som ytterligare försämrar förbandets tillförlitlighet och prestanda.

En bättre led

Testning och fälterfarenhet har visat att ett enkelt steg kan tas för att minimera effekterna av oregelbundna parningsytor och bildandet av oxider och andra ytfilmer på fogarnas prestanda. Det steget är att plätera ledområdet med ett mjukt, ledande och korrosionsbeständigt material. Genom att applicera en 0,0002 till 0,0005 tum tjock beläggning av t.ex. silver, nickel eller tenn kan man förbättra fogens livslängd med så mycket som 30 % och minska underhållet avsevärt.

Beläggning med ett mjukt material, t.ex. silver eller tenn, bildar effektivt en komprimerande packning på de ytor som ska anslutas. Den kraft som tillämpas när ytorna bultas ihop pressar det ledande materialet in i de låga områdena, vilket effektivt ökar kontaktytan och minskar det totala ledmotståndet.

Tester har visat att dessa material kraftigt bromsar upp bildandet av kopparoxid och andra ytskikt, vilket maximerar ledningsförmågan och minimerar värmen. En försilvrad led gör det möjligt att arbeta vid högre temperaturer utan att ledet försämras under ledets livslängd. Slutresultatet blir med tiden betydligt högre prestanda, effektivitet, ekonomi och minskat underhåll.

Eftersom silver är mjukt kan det formas mer exakt efter konturerna och sprickorna i originalstycket, vilket ökar de faktiska kontaktytorna. Silver ger en bra elektrisk anslutning och förhindrar bildandet av kopparoxid på de sammanfogade ytorna. En nickelbeläggning har visat sig ha vissa kostnadsfördelar, men silver har bättre driftsprestanda och effektivitet och uppvisar mindre motstånd och lägre temperaturer under drift.

Tankplätering av anslutningen med hjälp av ett cyanid-silverbad löser problemet med att ge tillräcklig tjocklek, men det är dyrt och tidskrävande. När det gäller bussskenor måste de avlägsnas helt från systemet och skickas till en annan plats för plätering. Därför kan den ökade avbrottstiden som krävs för denna metod vara oattraktiv.

Galvanisering, som utförs med SIFCO Process®, kan utföras på plats med minimal demontering, under planerade avbrott utan att utrustningen behöver tas bort från sin plats. För att garantera säkerheten för operatörerna och de som befinner sig i omgivningen använder SIFCO ASC silver utan cyanid i sin pläteringsprocess. Denna bärbara pläteringsprocess applicerar noggrant det icke-cyanidiska silvret med en hastighet av 0,020 tum per timme, vilket ger en jämn och slät yta. Det är mycket enkelt att maskera och plätera två parningsytor på en 4″ x 4″ kopparförbindelse med 0,0003″ silver på mindre än 15 minuter.

Den önskade tjockleken för varje enskild applikation och/eller del beräknas före plätering. SIFCO ASC använder digitala ampere-timmarsmätare för att noggrant kontrollera plåttjockleken för att säkerställa jämn finish och enhetlig plätering.

En slät yta och en jämn avlagring av tillräcklig tjocklek ökar avsevärt den elektriska förbindningens tillförlitlighet och prestanda.

Uppgradering av busskanalsystemet vid TVA:s Fontana-damm

Som en del av TVA:s omfattande program för modernisering av vattenkraftverk ersätts ibland elektriska busskanalsystem med nya system som är tillräckligt dimensionerade för den nya högre kapaciteten hos enheterna. Detta inträffar när en produktionsenhet får en högre effekt än vad motsvarande busskanalssystem klarar av eller när anläggningens fysiska utformning måste ändras för att rymma annan ny utrustning. TVA har dock framgångsrikt visat att många äldre bussystem kan få en högre strömstyrka genom att använda borstplätering på plats för att öka bussens strömstyrka. Framgången är i hög grad beroende av de modifierade skruvförbanden eftersom de måste vara stabila, tillförlitliga och fungera med ett minskat kontaktmotstånd för ett större arbetsområde. Allt detta kan göras till en mycket lägre kostnad än att byta ut bussar.

TVA har gjort betydande besparingar genom att välja att plåta befintliga nakna anslutningar i stället för att uppgradera till ett nytt bussystem. Skruvförbindelser försilvrades på plats under planerade avbrott.
Steg i operationen:

  • Rengör kontaktytorna mekaniskt för att avlägsna tunga oxider.
  • Rengör kontakten och den intilliggande ytan med lösningsmedel för att ta bort eventuella spår av olja eller andra rester.
  • Mask för att definiera det område som ska pläteras.
  • Elektrokemisk beredning
  • Plåta delen
  • Avlägsna maskeringen

Slutsats

För att kontaktfogar ska fungera är det viktigt att de har ett lågt motstånd. Ledningens ledningsförmåga kommer naturligt att försämras med tiden på grund av de hårda driftsförhållandena och naturliga krafter som oxidation och fukt.

Tester har visat att plätering av bussfogar med 0,0003-0,0005″ silver ökar deras livslängd avsevärt. Selektiv plätering på plats med icke-cyanidiskt silver kan vara den mest ekonomiska metoden eftersom den eliminerar behovet av att demontera komponenter och transportera dem till en pläteringsanläggning utanför anläggningen, samtidigt som den snabbt ger en jämn och tjock beläggning av högsta kvalitet som klarar tidens tand.

För mer information om dina försilvrade bussanslutningar, kontakta oss på 800-765-4131 eller på info@sifcoasc.com.