防雷接地材料概述

時間：2016-10-26作者：武漢昱仝科技發(fā)展有限公司瀏覽：19

電力系統(tǒng)接地網(wǎng)的運(yùn)行狀況是影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素之一。一般接地網(wǎng)材料選用需考慮四個方面:
一是導(dǎo)電性能良好，能夠起到均壓和泄流的作用；
二是接地導(dǎo)體具有必要的機(jī)械強(qiáng)度，能承受在機(jī)械外力作用和各種環(huán)境應(yīng)力；
三是壽命周期內(nèi)能滿足接地裝置抵御環(huán)境腐蝕的要求；
四是接地阻抗穩(wěn)定性好。
（1）金屬材料現(xiàn)狀
長期以來，國內(nèi)外電力接地網(wǎng)通常采用扁鋼、不銹鋼、銅等金屬類材料，及含電鍍金屬層的鍍鋅鋼、不銹鋼包鋼、銅包鋼。
除運(yùn)輸及施工難度大、易發(fā)生偷盜現(xiàn)象以外，鋼接地材料較大的瓶頸問題是接地材料的腐蝕。
鍍鋅鋼、扁鋼易出現(xiàn)腐蝕，尤其在腐蝕嚴(yán)重的地區(qū)存在接地引下線腐蝕斷裂、地網(wǎng)主體大范圍點蝕等問題，不能滿足接地裝置的運(yùn)行要求和壽命要求。
扁鋼以及鍍鋅鋼接地材料腐蝕較快，不銹鋼及不銹鋼包鋼雖然抗腐蝕性能有所改善，但由于價格略高且中間芯棒*出現(xiàn)點腐蝕并且隨著土壤中Cl離子的增加腐蝕加重。
銅包鋼接地材料防腐性能較好，但當(dāng)銅包鋼接地體因自然因素發(fā)生扭曲或彎折時，表面銅覆蓋層易破裂進(jìn)而加速內(nèi)部鋼材料的腐蝕速率。
銅接地體導(dǎo)電性能、穩(wěn)定性較鋼好，銅的表面會產(chǎn)生附著性較強(qiáng)的氧化物，阻斷腐蝕的進(jìn)一步形成，不存在點腐蝕情況，使用壽命較長。我國銅儲存量有限而且價格高有關(guān)。
銅覆鋼在鋼體表面鍍銅，綜合了銅耐腐蝕性強(qiáng)和鋼機(jī)械強(qiáng)度高的優(yōu)點，作為一種新型的接地材料近年來在電力系統(tǒng)已有應(yīng)用，銅覆鋼生產(chǎn)工藝很多，有電鍍法、包覆法、浸涂法、水平連鑄法等，鍍層厚度大于鍍鋅鋼材，厚度可達(dá)250μm以上。
（2）非金屬材料現(xiàn)狀
采用非金屬材料接地體，目前主要選用石墨為基本原料:
1）石墨是碳質(zhì)元素結(jié)晶礦物，其分子結(jié)構(gòu)為六邊形層狀結(jié)構(gòu)，在同一平面的六個碳原子各有一個自由電子，使得石墨具有良好的導(dǎo)電性能，滿足接地體均壓和泄流的要求。
2）石墨晶體同一平面層上的碳原子間結(jié)合很強(qiáng)，較難破壞，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能耐受土壤中酸、堿、鹽溶液、海水的長期侵蝕，雜散電流作用下不發(fā)生電解反應(yīng)。 
3）石墨屬于非磁性材料，用其作為接地導(dǎo)體材料，有助于緩解高頻電流下的集膚效應(yīng)，提高導(dǎo)體利用率。（趨膚效應(yīng)：又叫集膚效應(yīng)。當(dāng)導(dǎo)體中有交流電或者交變電磁場時，導(dǎo)體內(nèi)部的電流分布不均勻，電流集中在導(dǎo)體的“皮膚”部分，也就是說電流集中在導(dǎo)體外表的薄層，越靠近導(dǎo)體表面，電流密度越大，導(dǎo)線內(nèi)部實際上電流較小。結(jié)果使導(dǎo)體的電阻增加，使它的損耗功率也增加。這一現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng)(skin effect)。）
4)此外，石墨質(zhì)軟，韌性好，具有強(qiáng)的可塑性和易加工性，近幾年部分地區(qū)開展了石墨接地的試點應(yīng)用。
（3）新型石墨接地改造材料
無污染、導(dǎo)電性能好、抗酸抗腐蝕、使用壽命長等優(yōu)點，且施工工藝相對簡單，工程量較小，節(jié)約大量投資。
a柔性石墨復(fù)合接地材料:
選用高純鱗片石墨(純度?99%)，通過石墨的氧化處理和高溫膨化過程，并選用石墨烯微片、碳纖維與合成纖維（視導(dǎo)電率需求可選用碳纖維、聚苯胺纖維或抗氧化合金纖維）以及一定配比的水乳型粘合劑，通過輥壓、熱塑以及絞線成型工藝制備而成。
無機(jī)纖維與合成纖維材料起到支撐接地材料、增強(qiáng)力學(xué)性能的作用；膨脹石墨是整個復(fù)合接地材料的主體結(jié)構(gòu)，主要起導(dǎo)電作用；粘合劑提高材料結(jié)構(gòu)致密性及力學(xué)性能。
柔性石墨復(fù)合接地材料，簡稱石墨復(fù)合接地材料。其中外層石墨線可選擇添加增韌纖維以增強(qiáng)其抗拉性能，一般加強(qiáng)纖維可以使單股石墨線的張力負(fù)荷提升2倍以上；內(nèi)層石墨線選用抗腐蝕金屬纖維（*等采用，但我公司采用抗腐蝕導(dǎo)電碳纖維）提高石墨繩的導(dǎo)電性。
b擴(kuò)徑石墨復(fù)合接地材料：
為進(jìn)一步減小接地體的趨膚效應(yīng)，提高接地材料的利用率，對實心石墨復(fù)合接地材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，形成低趨膚效應(yīng)的擴(kuò)徑石墨復(fù)合接地材料。擴(kuò)徑石墨復(fù)合接地材料采用3層分層結(jié)構(gòu)：較外層由石墨線編制而成；次外層的石墨線采用環(huán)形沿直線排布方式；內(nèi)芯填充材料為柔性可彎曲的絕緣材料。
分層結(jié)構(gòu)的擴(kuò)徑石墨復(fù)合接地材料除具備實心石墨復(fù)合接地材料的特點以外，還具有以下特點：
1）相比于實心石墨復(fù)合接地體，采用相同的石墨導(dǎo)電材料(以石墨線為基本導(dǎo)電單元)，在與實心接地體的圓形截面積相同的前提下，環(huán)形截面的擴(kuò)徑石墨復(fù)合體可以有效地減小趨膚效應(yīng)，提高石墨導(dǎo)電材料的利用率。
2）內(nèi)芯填充材料使接地體的直徑明顯增大，接地體與土壤的有效接觸面積增加，進(jìn)而減小接地電阻。
3）擴(kuò)徑石墨復(fù)合接地材料的內(nèi)芯填充絕緣材料一般具有一定的抗拉強(qiáng)度，且具有柔性可彎曲特性，接地材料的力學(xué)性能得到提升。
4）內(nèi)芯填充材料為成本較低的絕緣材料，相對于金屬材料具有良好的耐腐蝕性能，滿足接地材料對于耐腐蝕性能的要求。
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  詞條說明

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