Dans l’industrie électrique, l’optimisation du flux d’énergie est une préoccupation majeure pour les processus de production, de transmission et de distribution. La clé est de fournir et de maintenir des joints conducteurs à faible résistance grâce à des dépôts argentés.

L’expérience sur le terrain et les études en laboratoire ont montré que cela est particulièrement vrai dans le cas des barres omnibus et des connexions boulonnées à courant élevé. Plus précisément, les barres de bus argentées sont plus performantes que les barres de bus non plaquées car elles offrent une résistance de contact stable et une faible température de fonctionnement maximale qui augmentent la durée de vie du joint de bus. Plus important encore, des joints à résistance de contact stable réduiront la nécessité d’une maintenance fréquente, diminueront le temps d’arrêt global de l’équipement et réduiront considérablement le risque de défaillances catastrophiques.

Les bonnes pratiques industrielles recommandent que tous les contacts du bus soient plaqués argent. La plupart des spécifications des gouvernements, de l’IEEE et des compagnies d’assurance exigent que toutes les connexions de bus boulonnées soient plaquées conformément aux spécifications applicables.

L’un des éléments clés d’un placage de contact efficace des barres omnibus est l’application d’un dépôt uniforme d’une épaisseur suffisante pour assurer une protection contre la corrosion et un “effet de nivellement” pour augmenter la surface du joint omnibus.

Le placage à la brosse, à l’aide d’argent pur, offre une solution simple et rentable pour le placage sur place des systèmes de bus pendant l’entretien de routine et peut également être utile pour améliorer les bus, plutôt que de remplacer les bus existants, lorsque des augmentations de la capacité du générateur ou du système sont souhaitées.

Les premières années

Dans les centrales électriques plus anciennes, on installait des barres omnibus en aluminium ou en cuivre. Si les performances d’un joint de bus non revêtu pouvaient être suffisantes il y a quelques années, les demandes croissantes d’énergie d’aujourd’hui, compte tenu de la capacité limitée et des économies du marché, obligent les producteurs à améliorer l’efficacité et les performances de l’ensemble du système.

De nombreux anciens raccordements de bus n’ont pas été déboulonnés depuis leur installation en 1910. Plusieurs facteurs limitent les performances des connexions de bus pendant leur durée de vie, notamment :

  • Irrégularités dans les surfaces d’accouplement
  • Contamination particulaire avant l’installation
  • Oxydation

Ces facteurs, lorsqu’ils sont combinés, ont pour effet d’augmenter la résistance de contact et la température et donc de diminuer l’efficacité du joint au fil du temps, ce qui peut entraîner des défaillances catastrophiques. Même à l’état neuf, les imperfections de la surface en cuivre de la barre omnibus font que seule une fraction de cette surface entre en contact direct avec sa connexion. Selon certaines estimations, cette fraction peut être aussi faible que dix pour cent. Bien que l’augmentation de la force de contact puisse aplanir les zones élevées, les effets sont minimes et peuvent même exercer une contrainte indésirable sur le système de fixation.

La formation de films de surface non conducteurs due à des contaminants atmosphériques ambiants nocifs est également un facteur limitant la fiabilité des joints, même pour les contacts boulonnés. Le frisage réduira la résistance de contact des films à surface mince, mais les films plus épais et plus tenaces peuvent encore présenter un problème qui sera amplifié par l’augmentation de la température au niveau du joint en raison de la résistance accrue. La friture est l’apparition de la rupture diélectrique d’un film de contact. Un gradient de potentiel de 100V/μm pourrait être suffisant pour provoquer cette rupture diélectrique.

L’oxydation du matériau du bus est un phénomène permanent, à moins que des mesures ne soient prises pour l’empêcher avec un revêtement barrière. La formation de couches d’oxydation sur le matériau du bus à l’intérieur des joints entraîne une augmentation de la résistance, et donc des chutes de tension et des températures locales. Il a été signalé que la résistance du joint à travers un bus non revêtu peut augmenter de plus de 20% en raison de la formation d’oxydation. Des études ont montré que l’argentage des joints de bus réduit considérablement l’oxydation du matériau du bus en service.

Les effets combinés des surfaces irrégulières, de la contamination et de la formation de films de surface non conducteurs, ainsi que de l’oxydation, peuvent créer des “points chauds” qui détérioreront davantage la fiabilité et les performances du joint.

Une meilleure articulation

Les essais et l’expérience sur le terrain ont montré qu’une mesure simple peut être prise pour minimiser les effets des surfaces d’accouplement irrégulières et la formation d’oxydes et d’autres films de surface sur la performance du joint. Cette étape consiste à plaquer la zone du joint avec un matériau souple, conducteur et résistant à la corrosion. L’application d’un dépôt de 0,0002″ à 0,0005″ d’épaisseur tel que l’argent, le nickel ou l’étain peut améliorer les performances du joint pendant sa durée de vie de 30 % et réduire considérablement la maintenance.

Le revêtement d’un matériau mou tel que l’argent ou l’étain forme efficacement un joint de compression sur les surfaces à connecter. La force appliquée lors de l’assemblage des surfaces comprime le matériau conducteur dans les zones basses, augmentant ainsi efficacement la surface de contact et diminuant la résistance globale du joint.

Des tests ont démontré que ces matériaux ralentissent considérablement la formation d’oxyde de cuivre et d’autres films de surface, maximisant ainsi la conductivité et minimisant la chaleur. Un joint argenté permet de fonctionner à une température plus élevée sans dégradation du joint pendant sa durée de vie. Le résultat final, au fil du temps, est une augmentation significative des performances, de l’efficacité, de l’économie et une réduction de la maintenance.

En raison de la souplesse de l’argent, il peut être formé plus précisément aux contours et aux crevasses de la pièce originale, ce qui augmente les zones de contact réelles. L’argent assure une bonne connexion électrique en empêchant la formation d’oxyde de cuivre sur les faces d’accouplement. Un revêtement en nickel a montré certains avantages en termes de coût, mais l’argent affiche des performances et des efficacités de fonctionnement supérieures, en présentant moins de résistance et en maintenant des températures plus basses en service.

La métallisation de la connexion à l’aide d’un bain d’argent cyanuré résout le problème de l’obtention d’une épaisseur suffisante, mais elle est coûteuse et prend du temps. Dans le cas des barres omnibus, elles doivent être entièrement retirées du système et envoyées hors site pour être plaquées. Par conséquent, l’augmentation du temps d’arrêt requis pour cette méthode peut être peu attrayante.

L’électrodéposition, telle qu’elle est réalisée à l’aide du procédé SIFCO®, peut être effectuée sur place avec un minimum de démontage, pendant tout arrêt planifié sans avoir à retirer l’équipement de son emplacement. Pour garantir la sécurité des opérateurs et des personnes se trouvant dans les environs, SIFCO ASC utilise de l’argent non cyanuré dans son processus de placage. Ce procédé de placage portable applique avec précision l’argent non cyanuré à un taux de 0,020 pouce par heure, produisant une finition lisse et régulière. Les deux faces d’un joint de bus en cuivre de 4″ x 4″ peuvent très facilement être masquées et plaquées avec 0,0003″ d’argent en moins de 15 minutes.

L’épaisseur souhaitée pour chaque application et/ou pièce particulière est calculée avant le placage. SIFCO ASC utilise des ampère-heures numériques pour contrôler avec précision l’épaisseur du placage afin de garantir des finitions lisses et un placage uniforme.

Une finition lisse et un dépôt uniforme d’une épaisseur suffisante améliorent considérablement la fiabilité et les performances du joint électrique.

Modernisation du système de conduits de bus au barrage de Fontana de la TVA

Dans le cadre du programme global de modernisation de l’hydroélectricité de la TVA, les systèmes de gaines de bus électriques sont parfois remplacés par de nouveaux systèmes suffisamment dimensionnés pour les nouvelles capacités de production plus élevées des unités. Cela se produit lorsque la puissance nominale d’une unité de production est augmentée au-delà des capacités de son système de canalisations de bus correspondant ou lorsque la disposition physique de la centrale doit être modifiée pour accueillir d’autres nouveaux équipements. TVA a toutefois démontré avec succès que de nombreux systèmes de bus plus anciens peuvent être réévalués à des ampérages plus élevés en utilisant un placage de brosse en place pour augmenter les capacités de transport de courant du bus. Le succès dépend fortement des joints boulonnés modifiés, car ils doivent être stables, fiables et fonctionner avec une résistance de contact réduite pour une plage de fonctionnement plus large. Tout cela peut être réalisé à un coût bien moindre que le remplacement des bus.

TVA a réalisé des économies substantielles en choisissant de plaquer les connexions nues existantes plutôt que de passer à un nouveau système de bus. Les connexions boulonnées ont été argentées in-situ pendant les arrêts programmés.
Les étapes de l’opération :

  • Nettoyer mécaniquement les surfaces de contact pour éliminer les oxydes lourds.
  • Nettoyez au solvant le contact et la surface adjacente pour éliminer toute trace d’huile ou autre résidu.
  • Masque pour définir la zone à plaquer.
  • Préparation électrochimique
  • Plaquer la pièce
  • Retirer le masquage

Conclusion

La performance des joints de contact dépend du maintien d’une faible résistance. La conductivité du joint se détériore naturellement avec le temps en raison des rigueurs du service ainsi que des forces naturelles telles que l’oxydation et l’humidité.

Des tests ont montré que le placage des joints de bus avec une épaisseur d’argent de 0,0003″ à 0,0005″ améliore considérablement leur durée de vie. La métallisation sélective sur site avec de l’argent non cyanuré peut être l’approche la plus économique car elle élimine le besoin de démonter les composants et de les transporter vers une installation de métallisation hors site, tout en fournissant rapidement un dépôt de qualité supérieure et d’épaisseur uniforme qui résistera à l’épreuve du temps.

Pour plus d’informations sur vos connexions de bus plaquées argent, contactez-nous au 800-765-4131 ou à info@sifcoasc.com.