鍍銅扁鋼鍍銅圓鋼接地材料與傳統接地材料優勢
1、鍍銅扁鋼鍍銅圓鋼工藝:
目前銅包鋼復合接地材料主要以鍍銅扁鋼接地材料和鍍銅圓鋼接地材料為主,主要采用工藝為銅鑄鋼法、冷軋包覆法(銅包鋼)、電鍍法(鍍銅鋼)。其中銅鍍法又分為造價成本較低一般電鍍法和造價較高四維連續電鍍法。
2、它相比傳統的接地材料有以下優勢:
第一、耐腐蝕性:接地體的耐腐蝕性直接決定變電站地網的使用年限。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,變電所鋼接地網一般十年就需要進行改造更換,很少能穩定工作十五年,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。
銅接地體在土壤中的腐蝕速度大約是鋼材的1/10~1/50,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。銅或鍍銅鋼接地網可以穩定運行達50年之久。
第二、導電率:地網材料的導電率直接影響變電站地網的工頻電阻和沖擊電阻。按照國際退火銅標準(IACS)規定的導電率,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勢進一步擴大。
第三、熱穩定性:接地材料的截面積主要取決于它的熱穩定性。表征材料熱穩定性特征的材料的熱穩定系數C。銅材的熱穩定系數為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。
第四、施工難易度:變電站接地設計中,鋼接地網一般采用鍍鋅扁鋼作為水平地網材料,鍍鋅角鋼作為垂直地網材料;銅覆鋼地網一般采用鍍銅鋼絞線作為水平地網材料,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,變電站的水平地網長度通常在100m~300m左右,整個地網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,可大大減小接頭數量,不僅減少許多施工量,還可以提高系統可靠性。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。
第五、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,液態金屬會發生強烈的氧化、氮化反應,還有大量金屬蒸發,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金屬中,導致接頭氫脆,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,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,不穩定因素較多。
當變電站、化工廠、風電場不得不建設在高山,沿海等高腐蝕性的區域,若選用鍍鋅扁鋼作接地材料,地網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略物資,而且我國銅資源儲量不足,不宜過多使用,而且容易被偷,危害地網安全。因此選用鍍銅扁鋼和鍍銅圓鋼來做為接地材料是非常有必要的。
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