Elektrochemické stárnutí vysokonapěťové izolace relé: Jak může AgNi Bi-metal Electrical Silver Contact poskytnout ochranu?

Ve vysokonapěťových stejnosměrných obvodech pro nová energetická vozidla a úložiště energie přenášejí mezery mezi kontakty relé stovky až tisíce kilovoltů stejnosměrného napětí sběrnice po dlouhou dobu po odpojení zátěže. Nepřetržité předpětí v kombinaci s teplotními změnami a vlhkým prostředím spouští pomalé elektrochemické stárnutí vnitřní izolace a postupně slábne její výkon. Jako základní součást pro spínání vysokonapěťových obvodů jsou okolní izolační konstrukce a přepážky AgNi Bi-Metal Electrical Silver Contact neustále vystaveny zkreslenému elektrickému poli. Akumulace prostorového náboje urychluje poškození molekulárních řetězců polymerních materiálů kolem kontaktů. Zatímco izolační odpor nemusí v raných fázích významně kolísat, vlastní průrazná pevnost dielektrika neustále klesá.

Mechanismy stárnutí izolace stejnosměrných a střídavých elektrických polí jsou zásadně odlišné. V provozních podmínkách střídavého proudu se elektrické pole opakovaně obrací, což ztěžuje udržení stabilního náboje uvnitř dielektrika. Na druhé straně stejnosměrné předpětí nepřetržitě vstřikuje náboj do mělké izolační vrstvy a vytváří tak lokalizované dodatečné elektrické pole, které narušuje rozložení potenciálu. Tím jsou ovlivněna všechna izolační rozhraní v dutině relé a mezera vytvořená po prasknutí kulatého stříbrného bimetalového nýtu je oblastí koncentrovaného elektrického pole. Prostorový náboj se zde hromadí rychleji, snadno vyvolává mikrotrhlinky na povrchu izolačního materiálu a vytváří inherentní defekty pro následnou vlhkostní a iontovou korozi.

Střídavá teplota a vlhkost prostředí zesilují rychlost stárnutí izolace prostřednictvím několika překrývajících se efektů. Vysoké teploty urychlují vstřikování náboje a degradaci polymeru, zatímco nízké teploty způsobují smršťování a vytvářejí malé mezery v izolačních součástech. Po dlouhodobém-provozu do utěsněné dutiny nevyhnutelně pronikne stopová množství vlhkosti. Vlhkost se elektrolyzuje ve stejnosměrném elektrickém poli a vytváří korozivní ionty, které nepřetržitě erodují keramickou těsnící vrstvu a izolační separátor. Když kovový prach zůstává v dutině, ionty migrují podél elektrického pole a vytvářejí vodivé dendrity. Stopové kovové úlomky uvolněné z okrajů Bi-kovových stříbrných kontaktů jsou jedním z hlavních zdrojů kontaminace, výrazně zvyšující riziko elektrochemické migrace a porušení izolace.

V procesu stárnutí izolace v relé jsou dvě slabá místa jádra. První je izolační přepážka oddělující kontakty od cívky, kde existuje trvalý potenciálový rozdíl. Pokud substrát obsahuje polární malé molekuly nebo snadno hygroskopické složky, proces stárnutí se exponenciálně urychlí. Druhým je pokovené těsnící rozhraní mezi vývody a keramickou dutinou. Skelné médium snadno vysráží ionty alkalických kovů, čímž se postupně rok od roku snižuje izolační výkon rozhraní. Kontaktní nýt Bimetal Silver Composite je umístěn blízko přepážky a zkreslení elektrického pole způsobené dlouhodobým-nabíjením kontaktů výrazně urychluje proces korozního stárnutí v těchto dvou slabých oblastech.

Již ve fázi výroby lze problém stárnutí izolace způsobený dlouhodobým-předpětím DC účinně zmírnit. Během výroby jsou upřednostňovány nízko-iontové a vysoce-sledující-odolné izolační substráty. Během celého procesu montáže je udržována přísná kontrola čistoty, aby se snížily zbytky kovových částic. Po hlubokém vakuovém vysušení dutiny je tato naplněna inertním plynem pro utěsnění a izolaci vlhkosti. Pro návrh kontaktu musí být tloušťka izolační přepážky a proces tvarování optimalizovány tak, aby odpovídaly charakteristikám distribuce elektrického pole vysokoproudého kontaktu, redukovaly body koncentrace elektrického pole a minimalizovaly akumulaci prostorového náboje u zdroje.

Během provozu a údržby systému nelze přímo detekovat mikroskopický stav vnitřní izolace ochrany. Dlouhodobé-sledování dat však lze použít k předpovědi rizik selhání izolace. Zásadní je pravidelné shromažďování celkového izolačního odporu a sledování jeho trendů při současném sledování abnormálních alarmových signálů ze zařízení pro sledování izolace systému. Poškození vysokonapěťových relé vystavených dlouhodobému-předpětí DC je mikro-kumulativní závada; pravděpodobnost selhání izolace se systematicky zvyšuje s tím, jak se blíží životnost ochrany. Kombinací cyklu opotřebení Precision Cold Forming Contact s posouzením stárnutí izolace lze přesněji předvídat bod selhání a zajistit bezpečný provoz vysokonapěťového- systému.

Vzhledem k různým faktorům ovlivňujícím stárnutí izolace,AgNi Bi-kovový elektrický stříbrný kontakt, přizpůsobené provozním podmínkám vysokonapěťových stejnosměrných relé, prochází přesným metalurgickým válcováním a úpravou povrchu. To snižuje množství kovových úlomků generovaných kontaktním výbojem, zeslabuje zdroj elektrochemické koroze uvnitř dutiny a v kombinaci s rozměrovou přesností přizpůsobenou provozním podmínkám účinně zmírňuje rychlost stárnutí okolního izolačního média, prodlužuje celkovou životnost vysokonapěťového relé- a zároveň vyvažuje stabilitu vodivosti a dlouhodobou- spolehlivost.

Máte-li vlastní výběr nebo potřebujete hromadný nákup kombinovaných nýtů z elektrické slitiny stříbrné mědi, neváhejte kontaktovat náš technický tým pro kompletní řešení a ukázkové nabídky.