鍍銅鋼系列
合金接地極
鍍錫銅系列
鋅包鋼系列
放熱焊接系列
石墨烯系列
接地五金件摘要:本文從技術角度分析鍍銅接地網(wǎng)、銅接地網(wǎng)和鋼接地網(wǎng)的特點，并結合某500kV變電站工程的接地網(wǎng)設計，對鍍銅接地網(wǎng)、銅接地網(wǎng)與鋼接地網(wǎng)的經濟性進行比較，論證了銅覆鋼材料是現(xiàn)階段高腐蝕性環(huán)境下最適用的接地材料。
關鍵詞：銅覆鋼；變電站；接地材料
中圖分類號TM63文獻標識碼A文章編號1674-6708（2012）77-0142-02
越來越多的變電站不得不建設在高腐蝕性的區(qū)域，若選用鍍鋅扁鋼作接地材料，地網(wǎng)往往迅速被蝕穿蝕斷；因此，設計通常選用銅作接地材料，但是銅不僅是一種重要戰(zhàn)略物資，而且我國銅資源儲量不足，不宜過多使用[1]；銅覆鋼材料綜合了兩種接地材料的優(yōu)點，是最適用的新型接地材料。
1技術比較
1.1耐腐蝕性
接地體的耐腐蝕性直接決定變電站地網(wǎng)的使用年限。接地體的腐蝕主要有面腐蝕和點腐蝕兩種表現(xiàn)形式，面腐蝕是指均勻腐蝕，這種腐蝕的跟接地體的材質和土壤腐蝕性能相關，速度比較穩(wěn)定；點腐蝕主要存在于接頭等容易產生電化學腐蝕的部位，點腐蝕的速度是均勻腐蝕速度的4倍～60倍，是威脅接地網(wǎng)安全的主要腐蝕形式。
鋼材本身的防腐能力很差，鋼接地體主要靠外層鍍鋅進行防護。如果在施工過程中對焊接點等鍍層破壞的地方防護不夠，極易形成點腐蝕，變電所鋼接地網(wǎng)一般十年就需要進行改造更換，很少能穩(wěn)定工作十五年，即使大幅度的增大接地極截面也沒有用，因為點腐蝕的速度過快，很容易蝕穿、蝕斷水平地網(wǎng)。
銅接地體在土壤中的腐蝕速度大約是鋼材的1/10～1/50[3]，銅材被腐蝕后的產物為堿式碳酸銅，會緊緊吸附于銅材表面，阻斷腐蝕的進一步進行，還可以保護銅材不會產生點腐蝕。鍍層合理時，鍍銅鋼的耐腐蝕性和銅材相當。銅或鍍銅鋼接地網(wǎng)可以穩(wěn)定運行達60年之久。
1.2導電率
地網(wǎng)材料的導電率直接影響變電站地網(wǎng)的工頻電阻和沖擊電阻。按照國際退火銅標準（IACS）規(guī)定的導電率，標準銅的導電率為100%，標準鋼僅為10.8%，銅的導電率約是鋼的10倍。鍍銅鋼材料根據(jù)鍍層厚度不同，導電率約為20%～40%，遠好于鋼質接地材料。在高頻雷電流沖擊時，由于導體的集膚效應更加明顯，鍍銅鋼接地材料的高頻導電特性比鋼接地材料優(yōu)勢進一步擴大。
1.3熱穩(wěn)定性
接地材料的截面積主要取決于它的熱穩(wěn)定性。表征材料熱穩(wěn)定性特征的材料的熱穩(wěn)定系數(shù)C。銅材的熱穩(wěn)定系數(shù)為210，鋼材為70，而30%鍍銅鋼絞線約176。相同短路條件下，鋼接地體所需的截面積為銅材的3倍，是30%鍍銅鋼絞線的2.5倍。
1.4施工難易度
變電站接地設計中，鋼接地網(wǎng)一般采用鍍鋅扁鋼作為水平地網(wǎng)材料，鍍鋅角鋼作為垂直地網(wǎng)材料；銅覆鋼地網(wǎng)一般采用鍍銅鋼絞線作為水平地網(wǎng)材料，采用鍍銅圓鋼作為垂直接地極。鍍鋅扁鋼受鍍槽長度限制，每根長度一般不超過6m，變電站的水平地網(wǎng)長度通常在100m～300m左右，整個地網(wǎng)敷設時就會產生大量的搭接接頭，而鍍銅鋼絞線每盤線的長度可以達到200m，可大大減小接頭數(shù)量，不僅減少許多施工量，還可以提高系統(tǒng)可靠性。作為垂直接地極鍍銅圓鋼接地棒比鍍鋅角鋼更容易打入土壤深處，接地施工也更方便。
1.5焊接可靠性
鍍鋅扁鋼的搭接主要靠電弧焊，接時由于焊點溫度高，焊弧直接暴露在空氣中，當空氣侵入時，液態(tài)金屬會發(fā)生強烈的氧化、氮化反應，還有大量金屬蒸發(fā)，而且空氣中的水分在電弧高溫下分解出的氫原子可以溶入液態(tài)金屬中，導致接頭氫脆[4]，塑性和韌度降低，甚至產生裂紋。另外，由于手工焊接時，焊點直接暴露在空氣中，焊接后冷卻很快，各種冶金反應難以達到平衡狀態(tài)，焊縫中化學成分不均勻，且熔池中氣體、氧化物等來不及浮出，容易形成氣孔、夾渣等缺陷，造成虛焊或者焊不透，影響接地體的導電性。同時，電弧焊的質量受焊接工人的技術影響也比較大，不穩(wěn)定因素較多。
鍍銅鋼材料的搭接主要靠放熱焊，放熱焊是在焊點周圍放入焊藥后，利用夾件嚴密包裹焊點，反應過程中，焊點基本不接觸空氣。另外放熱焊的焊接原理是接利用活性較強的鋁把氧化銅還原[1]，快速反應放出大量的熱量，融合焊件端部，形成焊點，焊點的結合是一種分子合成，沒有接觸面、接觸電阻和機械應力，不容易松弛和腐蝕；焊點冷卻也是在夾件包裹中緩慢冷卻，焊點冶金反應比較充分，可靠性更高。
2經濟比較
山東某500kV變電站所設計地網(wǎng)的基本情況如下：
1）變電站的長220m，寬135m，地網(wǎng)總面積為29700m2；
2）變電站單相接地及兩相短路時的最大短路電流水平為38kA；
3）水平地網(wǎng)安裝10m見方網(wǎng)格進行敷設；
4）接地網(wǎng)設計使用年限60年。
經熱穩(wěn)定校驗、接觸電勢、跨步電勢校驗后，采用三種接地材料所做的接地網(wǎng)方案投資對比分析。
從銅材和鍍銅鋼材的投資基本相當，一次性投資基本為熱鍍鋅鋼材價格的兩倍；但是全壽命周期總投資則僅為熱鍍鋅鋼材價格的一半左右；若是計入地網(wǎng)改造的設計、施工等費用，以及變電站停電帶來的隱形損失，則銅材和鍍銅鋼材的全壽命周期的經濟性優(yōu)勢更大。
3鍍銅鋼材料在接地應用中發(fā)現(xiàn)的問題
1）若室內接地網(wǎng)或者設備接地引下線采用鍍鋅扁鋼材料，與主接地網(wǎng)進行熱熔焊之后，直接構成原電池腐蝕，因此埋入地下的鍍鋅扁鋼接地材料必須在表面做進一步防腐處理；
2）鍍銅鋼絞線做接地極時，容易出現(xiàn)散股、斷股問題，設計時熱穩(wěn)定截面需考慮一定的工程裕度；
3）鍍銅圓鋼由于單根生產長度受限制，一般不超過6m，作為水平地網(wǎng)材料使用時則會產生焊點過多的問題。
4結論
綜上所述，鍍銅鋼材既繼承了銅材的耐腐蝕性，又大量節(jié)約了銅材；它的主要技術指標介于銅和鍍鋅鋼材之間，比鍍鋅鋼材有較大優(yōu)勢。鍍銅鋼材用作地網(wǎng)材料雖然初期投資較鍍鋅扁鋼要高，但是全壽命周期看經濟性仍優(yōu)于鍍鋅扁鋼，因此，鍍銅鋼材是一種優(yōu)良的新型地網(wǎng)材料。
關鍵詞：鍍銅扁鋼 鍍銅鋼絞線 鍍銅圓鋼 電解例子接地極 聯(lián)系人：劉杰，聯(lián)系電話：13867875273
[上一頁]： 我國推廣使用銅覆鋼高強度防腐接地棒
[下一條]： 鍍銅鋼絞線的使用由來已久時間
