鍍銅扁鋼鍍銅圓鋼接地材料與傳統(tǒng)接地材料優(yōu)勢
1、鍍銅扁鋼鍍銅圓鋼工藝:
目前銅包鋼復(fù)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(xù)電鍍法。
2、它相比傳統(tǒng)的接地材料有以下優(yōu)勢:
第一、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(zhì)和土壤腐蝕性能相關(guān),速度比較穩(wěn)定;點腐蝕主要存在于接頭等容易產(chǎn)生電化學(xué)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)?!?/p>
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(chǎn)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(chǎn)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50年之久。
第二、導(dǎo)電率:地網(wǎng)材料的導(dǎo)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(dǎo)電率,標準銅的導(dǎo)電率為100%,標準鋼僅為10.8%,銅的導(dǎo)電率約是鋼的10倍。鍍銅鋼材料根據(jù)鍍層厚度不同,導(dǎo)電率約為20%~40%,遠好于鋼質(zhì)接地材料。在高頻雷電流沖擊時,由于導(dǎo)體的集膚效應(yīng)更加明顯,鍍銅鋼接地材料的高頻導(dǎo)電特性比鋼接地材料優(yōu)勢進一步擴大。
第三、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。
第四、施工難易度:變電站接地設(shè)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(shè)時就會產(chǎn)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。
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(tài)金屬會發(fā)生強烈的氧化、氮化反應(yīng),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(dǎo)致接頭氫脆,塑性和韌度降低,甚至產(chǎn)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(yīng)難以達到平衡狀態(tài),焊縫中化學(xué)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(dǎo)電性。同時,電弧焊的質(zhì)量受焊接工人的技術(shù)影響也比較大,不穩(wěn)定因素較多。
當變電站、化工廠、風(fēng)電場不得不建設(shè)在高山,沿海等高腐蝕性的區(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(shè)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,而且容易被偷,危害地網(wǎng)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。