铜覆钢技术在输电线路接地装置中的应用探讨

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1、铜覆钢技术在输电线路接地装置中的应用探讨　　摘要：对比了常用接地材料的优缺点，介绍了铜覆钢技术的优点并提供了工频接地电阻的简易计算方法。　　关键词：铜覆钢；腐蚀；接地电阻　　接地系统是电气系统不可或缺的基础，目前输电线路在电网中的作用越来越重要，若无完善的防雷与接地的保护，就有可能在时雷击发生跳闸事故。其中，因接地材料腐蚀而引起的跳闸是导致电网事故发生的重要因素，因此急需开发和应用新型接地防腐新材料。　　1接地体受腐蚀破坏的原因　　接地体腐蚀是发生在金属表面与周围介质之间，按其腐蚀机理讲，腐蚀可分为化学腐蚀、物理腐蚀和电化学腐蚀。　　接地体在土壤环境中腐蚀，主要是电化学腐蚀。　　电化学腐蚀

2、是因金属表面与周围介质发生电化学作用而引起的，即腐蚀原电池作用，其特点是在腐蚀过程中有电流产生。　　埋设在土壤中的金属接地体发生腐蚀，受以下因素的影响：　　①土壤孔隙度　　土壤的孔隙空间包含着空气和水，较大的孔隙度有利于氧和水分的保持，这是腐蚀发生促进因素。　　②土壤湿度6　　土壤的水分对腐蚀影响很大，当土壤含水量大于85%时，氧的扩散渗透受到了阻碍，腐蚀减弱。当土壤含水量小于10%以下时，由于水分的缺乏，阳极极性和土壤电阻比加大，腐蚀速度又急速降低。　　③土壤温度　　土壤温度受昼夜温差的形响。温差大很容易在金属上凝结水分微粒，且因温差电池的形成，加快腐蚀。　　④土壤的酸度（PH值）　　大

3、部分土壤的酸度PH值处于6～7.5范围之内属于中性。也有PH值为3～6的酸性土，如沼泽土、腐植土。还有PH值为7.5～9.5的碱性土，如盐碱土。随着土壤PH值的减少和增大，土壤腐蚀的速度都增加。　　⑤土壤含盐量　　通常土壤中含盐量约为80～150OPPm，一般情况下，土壤的可溶盐增加导电性也增加，从而增大了土壤的腐蚀速度。　　⑥土壤电阻率　　土壤电阻率直接受土壤孔隙度、湿度、温度、酸度、含盐量和有机质的影响，因此土壤电阻率是反应某些土壤理化性质的一个综合指标。　　一般土壤腐蚀性与电阻性是反相关，与电导率是正相关。但电阻率并不是影响腐蚀的唯一因素，多数情况下土壤腐蚀性可用土壤电阻率来衡量。（

4、参见下表）　　2当前常用的两种接地材料对比6　　当前常用的接地体材料有热镀锌钢、铜两种。热镀锌钢镀层太薄，耐腐蚀性能差，导致热镀锌钢接地网寿命低下，部分腐蚀严重的区域在运行3-5年就需要开挖检修，十年后都会产生严重的腐蚀而不得不更换，见下表。　　除去防腐能力差的缺点外，镀锌钢接地体还存在着施工工艺质量难以保证、维护管理工作量大缺点。接地体是隐蔽工程，施工空间狭小，地网布线、焊接作业等受到诸多限制，因此地网的施工工艺问题也长期困扰建设单位.主要存在搭接面不够.焊接质量良莠不齐等问题。　　从可靠性和经济效益来看，铜是首选的接地网防腐材料，铜质接地网已在发达国家的输变电工程中得到广泛应用。在我国

5、新建500kV及以上变电站中也部分采用了铜接地网。但铜接地体具有价格昂贵缺点，且属战略性资源，刚性不足等。　　综上所述开发接地网防腐新材料和新技术，提高接地网的设计寿命和可靠性，以保证电网安全运行。　　3铜覆钢防腐技术　　铜覆钢是一种双金属复合材料，芯棒材料是钢，外层材料为电解铜。它是利用工频电炉将电解铜熔化，同时将处理干净的钢棒（或钢绞线）在氮气保护下加热到较高温度后，快速通过铜液并在出口处结晶成为连铸铜覆钢棒，再拉制成不同规格的铜覆钢导体。其特点如下。　　（1）导电性能好：铜覆钢材料的电导率约为镀锌钢材的2倍。在疏导同样大小电流的情况下，铜覆钢的截面积理论上可比镀锌钢材减小。　　（2）

6、抗腐蚀性强：传统镀锌钢材的锌层厚度只有0.006mm，因腐蚀引起的年失重率高达2.0%，在常规环境下只能保持10年左右的使用寿命。因此，镀锌钢导体地下的使用寿命在短期的接地工程中是可行的，但作为永久性接地体，还不太合适。6　　铜覆钢导体的铜层厚度>0.8mm（国网公司最新下发了关于铜覆钢接地材料铜层厚度的文件要求，以往有铜层厚度0.23mm的产品），且铜在大气中易产生起保护作用的氧化铜膜。此氧化铜膜致密性较好，稳定性较强，腐蚀较缓慢，年失重率不超过0.2%，使用寿命为50年以上。这种寿命年限，几乎可称为是"免维护"的。因此，就腐蚀或寿命而言，尤其在恶劣的地质条件下铜覆钢是最优的接地材料之一

7、。　　（3）机械强度高：传统镀锌钢导体在打人地下时，由于与土壤摩擦，镀锌层很容易脱落，使接地极抗腐蚀性降低，最终导致接地装置过早失效，危及人身和设备的安全。铜覆钢导体由于铜层厚度大，铜层结合度高，抗拉强度3600MPa，因此在与土壤的摩擦中不会影响其防腐性能。　　（4）电阻率及压降小：从测试得知，接地导体的长度小于2.5m时，流散电阻增加很多；反之，流散电阻则减少得并不显著。换句话说，接地电流经2.5m长的接地导体后，基