几种架空线路接地网复合钢材料综合特性探究

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1、几种架空线路接地网复合钢材料综合特性探究　　摘要：分别针对热镀锌钢、镀铜钢、不锈钢复合材料三种架空线路接地网的材料，对其导电性能、热稳定性、防腐蚀性能、连接方式、经济评价等方面进行综合分析，比较其优劣。关键词：接地网；热镀锌钢；镀铜钢；不锈钢复合材料中图分类号：U264.7+4文献标识码：A文章编号：0引言架空输电线路由杆塔、导线、架空地线、绝缘子串、接地网等部分组成。其接地网的性能对电网及其设备的安全运行起着十分重要的作用。影响接地装置质量的一个主要因素就是接地网的材料，不同的材料将对接地网综合的经济造价、导电性能

2、以及抗腐蚀性能等有着不同的影响。传统的接地材料一般为铜材质，国际上如欧洲、美国和日本等国家在接地材料上主要使用铜材。我国自建国以来，参照前苏联标准,并出于我国铜资源不丰富的考虑，都以钢材质代铜材质作为接地网的主要材料。但是在使用过程中，钢材料接地网的缺点开始显现,如维护成本高、防腐蚀性能差等,近年来开始出现并使用以复合钢材料作为接地体的接地网。7本文将对热镀锌钢、镀铜钢以及不锈钢复合材料三种不同材质的接地网特性进行综合分析。1接地材料1.1热镀锌钢将表面清洁的钢材浸在熔融的锌液中，利用界面发生的物理化学反应，在表面形

3、成一层金属锌的复合钢材料称为热镀锌钢[1]。热镀锌也称作热浸镀锌，是钢铁构件浸入熔融的锌液中获得金属覆盖层的一种方法。热镀锌是先将钢管进行酸洗以去除附在钢管表面的氧化铁，再通过氯化铵或氯化锌水溶液或氯化铵和氯化锌混合水溶液槽中进行清洗，然后送入热浸镀槽中。热镀锌具有镀层均匀，附着力强，使用寿命长等优点。热镀锌钢管基体与熔融的镀液发生复杂的物理、化学反应，形成耐腐蚀的结构紧密的锌一铁合金层。合金层与纯锌层、钢管基体融为一体[2]。1.2镀铜钢镀铜钢是一种复合材料，是通过电镀工艺将铜金属均匀的覆盖在钢材表面而形成的新型接

4、地材料[3]。镀铜钢接地材料是碳钢材料为基体，通过电镀工艺，在钢材表面上覆盖一层有一定厚度的铜。实际上镀铜钢接地材料集合了碳钢材料造价低、刚性强、易于施工和有色金属抗腐蚀能力强的特点的接地材料。1.3不锈钢复合材料7不锈钢复合材料线芯棒用材料为冷镦和冷挤压用钢，选取流体输送用不锈钢焊接钢管作为包覆材料而形成的新型耐腐蚀接地材料[4]。包覆材料的钢材中含有碳、硅、锰、磷、硫等多种化学成分，采用电弧炉加炉外精炼的方法冶炼，需要进行热处理并处于酸洗状态交货[5]。2导电性能若将软铜的导电率定为基准值100%，则不锈钢复合材

5、料、热镀锌钢的导电率分别为9.8%、8.6%。镀铜钢的导电率为20%，高于不锈钢复合材料、热镀锌钢的导电率。具体参数详见表1[4]。3热稳定性如表1的数据所示，镀铜钢的熔断温度为1084℃，不锈钢复合材料的熔断温度为1400℃，两种材料的熔断温度都远高于热镀锌钢的熔断温度419℃。因此镀铜钢、不锈钢复合材料的热稳定性较好。表1常见接地体材料的相关参数4耐腐蚀性能7接地体的土壤腐蚀是接地装置最主要的腐蚀类型。土壤的成分及结构较为复杂，因此分析金属在土壤中的腐蚀情况要比分析在大气中腐蚀情况更为复杂。土壤腐蚀受土壤中的水分

6、、pH值、温度、透气性、含水量、电阻率、氧化还原电位、溶解离子的种类和数量、有机质以及微生物等多种因素影响。化学腐蚀和电化学腐蚀是接地材料的两种主要腐蚀形式。热镀锌钢的防腐蚀原理是利用热镀锌层将钢铁接地体与土壤隔开，起到物理屏障的作用。热镀锌钢耐腐蚀性能将受到镀锌层的厚度和镀覆质量的影响。经过调查和研究发现，镀锌钢地网的平均使用寿命约为10年[6],远低于地网设计规定的30年寿命。镀锌钢点腐蚀是引起其腐蚀的最主要原因，而点腐蚀速度比年平均腐蚀的速度高几倍。这与热镀锌钢的生产过程有一定的关系，热镀锌钢的制造是由普通碳素

7、钢材经成型、酸洗、高温浸润镀锌后制成的，很容易造成热镀锌层的不均匀。当地网出现泄流电流时，热镀锌钢还会出现电解腐蚀，与普通碳钢的防腐蚀性能基本一致。镀锌层的厚度有限，我国一直以来通过不断增加热镀锌钢的截面积来提高耐腐蚀性能。7镀铜钢的防腐性能较好，受到腐蚀后能在铜的表面形成一层铜绿，阻断腐蚀继续形成。当土壤中存在其他金属（管道、建筑钢材、电缆护套等）时，铜作为阴极不会受到腐蚀，其他金属将作为牺牲阳极被腐蚀，这对架空线路杆塔的接地网起到一定的保护作用，但是则是以腐蚀邻近的其他金属作为代价的。国家电网公司十八项电网重大反

8、事故措施[7]指出在中性或酸性土壤地区宜选用热镀锌钢作为接地网材料，在强碱性土壤地区或者其站址土壤和地下水条件会引起钢质材料严重腐蚀的中性土壤地区，宜采用铜质、铜覆钢或者其他具有防腐蚀性能材质作为接地网材料。这是因为在酸性土壤中，铜的腐蚀速度比钢的更快，因此在找到比热镀锌钢更好的材质之前，在酸性土壤地区仍选用热镀锌作为主要的接地网材料。不锈钢复