論金屬和非金屬材料柔性接地的實(shí)際應(yīng)用

楊 棟

（江西恒大聲學(xué)技術(shù)工程有限公司， 江西 南昌 330000）

1 接地體的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

1） 第一代接地體由早期的鋼、鍍鋅鋼等金屬接地體組成。耐腐蝕性差，焊接連接，施工困難，周期長(zhǎng)，需要維護(hù)且費(fèi)用高昂；腐蝕也使引下線的連接存在薄弱環(huán)節(jié)，導(dǎo)致接地網(wǎng)的有效面積就會(huì)減少。

2） 第二代接地體由第一代的材料加上降阻劑組成。利用細(xì)石墨粉、固化劑、潤(rùn)滑劑等配制而成，使用于金屬導(dǎo)體和土壤之間，使它們緊密接觸，增加了電流流通面積，降低了周圍土壤電阻率。

3） 第三代接地體離子接地和鍍銅及陰極保護(hù)產(chǎn)品。利用電解質(zhì)和金屬外層結(jié)合并反應(yīng)產(chǎn)生自由離子達(dá)到更佳導(dǎo)電性，增加了電流流通面積。但電解質(zhì)壽命有限，易被雨水稀釋，金屬外層會(huì)被內(nèi)部鹽溶液腐蝕，降低降阻效率。

4） 第四代接地體石墨柔性接地體是新一代接地體，它主要從兩方面著手解決問(wèn)題：改善材料的腐蝕性；增強(qiáng)介質(zhì)的泄流性能--建立長(zhǎng)效的泄流通道。它無(wú)土壤接觸電阻、防腐蝕能力強(qiáng)、可消除雷擊過(guò)電壓、連接不需要焊接、工程施工容易、使用壽命長(zhǎng)，柔軟性能好。它的雷電沖擊變化率平均是0.7%，大大低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的20%；它的降阻效果顯著，降阻系數(shù)為0.16，而前三代產(chǎn)品，降阻效率系數(shù)只有0.8 左右。

2 理想接地系統(tǒng)

理想接地系統(tǒng)應(yīng)保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的持續(xù)性、穩(wěn)定性、連貫性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。讓我們從材料、連接方式、施工、安裝以及運(yùn)行維護(hù)等方面來(lái)定義該系統(tǒng)。

1） 導(dǎo)電性，熱穩(wěn)定性能強(qiáng)；2） 耐酸、堿和有機(jī)溶劑腐蝕，不污染環(huán)境；3） 與土壤接觸電阻小，工頻和沖擊電阻小；4） 能迅速泄放故障電流，無(wú)安全隱患（無(wú)過(guò)電壓，無(wú)地電位反擊)；5） 連接方式可靠且無(wú)需焊接；6） 吸水保水性強(qiáng)，使接地電阻阻值越來(lái)越??；7） 柔軟性能好，抗拉強(qiáng)度高；8） 產(chǎn)品輕便，搬運(yùn)方便；i.安裝簡(jiǎn)單容易，施工周期短；9） 運(yùn)行免維護(hù)，使用壽命長(zhǎng)。

3 石墨是理想的接地體

石墨是碳同素異形體。原子內(nèi)有大量的自由電子，最外層4 個(gè)電子在形成石墨六元環(huán)時(shí)只共用3 個(gè)電子，多余的1個(gè)自由電子在外加電場(chǎng)的作用下，作定向移動(dòng)而導(dǎo)電；自由電子之間能進(jìn)行動(dòng)態(tài)能量傳遞而導(dǎo)熱。石墨的非金屬屬性和如下屬性使它成為理想的接地體。

導(dǎo)電性：導(dǎo)電性比一般非金屬高很多；

導(dǎo)熱性：導(dǎo)熱性超過(guò)鋼、鐵、銅等金屬材料；

耐腐蝕性：非金屬的元素，不易被氧化腐蝕，腐蝕率很低；

耐高溫及低溫的屬性：熔點(diǎn)為3850℃，沸點(diǎn)為4250℃；膨脹系數(shù)小，體積穩(wěn)定；低溫下，膨脹系數(shù)小能抗急冷急熱變化；

吸附性：空隙結(jié)構(gòu)，有很好的吸附性，易吸附水分、氣味等；

潤(rùn)滑性：摩擦系數(shù)小，潤(rùn)滑性能好，與土壤的粘和度高；

化學(xué)穩(wěn)定性：在常溫下化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐酸、堿和有機(jī)溶劑的腐蝕；

可塑性：韌性好，可碾成很薄的薄片；

抗熱震性：常溫下，能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不致破壞；溫度突變時(shí)，石墨的體積變化不大，不會(huì)產(chǎn)生裂紋。

表1 接地材料的比較

4 石墨接地極沖擊散流特征-雷擊事故低

1） 接地極或接地體的沖擊系數(shù)越小，其散流能力就越強(qiáng)；2） 石墨接地極的沖擊系數(shù)最小，其散流能力最強(qiáng)；并且并聯(lián)比串聯(lián)效果更好；泄散雷電流迅速；3） 石墨的非金屬特性決定其能緩解集膚效應(yīng)，尤其是高頻集膚效應(yīng)；可提高其材料的導(dǎo)流利用系數(shù)；4） 金屬的沖擊系數(shù)比較接近，比非金屬的沖擊系數(shù)大，散流能力比非金屬弱；離子接地體即使體內(nèi)含有低阻非金屬成分，但是受物理限制，效果不明顯。

5 銅、鍍鋅鋼和石墨接地體性能比較（見(jiàn)表一）

6 石墨柔性接地產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1） SH 系列B 型長(zhǎng)效降阻防雷接地體。獲國(guó)家專利，專利號(hào)是ZL 201420202635.5。是國(guó)內(nèi)外新一代降阻材料，其導(dǎo)電性好，耐腐蝕性強(qiáng)，降阻性能好，是理想的非金屬接地材料，而且連接不用焊接，工程施工簡(jiǎn)單。

2） 石 墨 降 阻 布。 獲 國(guó) 家 專 利， 專 利 號(hào) 是ZL 201420687730.9。是國(guó)內(nèi)外新一代降阻材料，它避免了傳統(tǒng)降阻劑、降阻模塊的弊端，降阻布在施工敷設(shè)過(guò)程中，方便，適合搬運(yùn)，環(huán)保無(wú)毒，不隨雨水流失，不污染土壤、埋敷均勻、性能穩(wěn)定可靠，具有良好的長(zhǎng)效性；與石墨接地體、線等結(jié)合，建立了一條長(zhǎng)效的泄流通道，適用于防雷接地領(lǐng)域。

3） 石墨柔性接地模塊。采用化學(xué)性能穩(wěn)定的石墨材料作為模塊的導(dǎo)電介質(zhì)，應(yīng)用范圍廣。

4） 石墨柔性接地體。通過(guò)液體溶解組成物質(zhì)，在澆筑到接地體周圍后滲透凝固成膠體，降阻效果顯著，降阻系數(shù)為0.16。也可以顯著降低沖擊響應(yīng)，使雷電沖擊變化率平均為0.7%，大大低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的20%。