石墨接地较是一种新型非金属导电材料,性能稳定,自身电阻率低,耐高低温,耐酸碱腐蚀,耐大冲击电流,材料性质不发生变化。石墨接地线,与土壤接触面积增大,在相同故障电流的情况下,石墨接地线能更快的将故障电流导入大地。另外石墨接地线安装在软体石墨接地较上以多通道分散布置,在多雷地区,石墨接地线有很好的降低大电流冲击的作用。特别是在交通不便、无电、土壤电阻率高的山区,采用石墨接地线与软体石墨接地模块相结合的方法,能更好的满足设计要求,并且施工简便,减少开挖量,降低费用。
金属部件在介质中,由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙,使隙内的介质处于滞流状态,引起缝内金属加速腐蚀,这种局部腐蚀称为缝隙腐蚀[2]。
结构型式1 产品中金属绞线和柔性石墨表面都不很光滑,所以在接触面上必然形成许多缝隙。此外,柔性石墨中还存在许多毛细管,当其周围存在电解质溶液时,溶液就能经由毛细管进入缝隙中,形成了缝隙腐蚀的条件。高压输电线路杆塔地线受导线感应场强影响会通过接地装置产生入地电流。
综上,结构形式1 的石墨基柔性接地缆内部钢线结构电偶腐蚀及缝隙腐蚀问题更为严重,因此在盐渍土、盐碱地等土壤腐蚀问题较为**的区域应慎用。
GB/T50065—2011《交流电气装置的接地设计规范》给出了一般土壤对圆钢的腐蚀速率为0.3~0.2 mm/a。同时,明确了地下按机械强度要求的钢接地材料的较小尺寸圆钢直径为8 mm。单就石墨层而言,两种结构型式的接地缆寿命及腐蚀率计算见表2。
石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐**溶剂的腐蚀,所以该材料本身的腐蚀率小于0.1%。从表2 计算结果可以看出,按照与高压输电线路设计寿命一致的50 年计算,两种结构型式的产品石墨层年腐蚀率均符合要求,且理论寿命远大于50年,单纯从防腐角度看可终身免更换。
但需注意的是结构形式1 产品中间含有钢结构,尚需考虑其腐蚀寿命问题。同理,就常规Φ12 圆钢而言,按初始直径为12 mm,腐蚀后直径为8 mm计算,则需要的腐蚀年限为13 年左右,Φ10 圆钢为7年。结构型式1 的石墨基柔性接地缆由于需要达到柔性的便于安装的性能,中心不能采用刚性圆钢而改用可塑性更好的钢丝绞线替代,但是绞线间必然存在缝隙,相较于同等直径的圆钢,在盐渍土及盐碱地区结构型式1 的石墨基柔性接地缆的腐蚀速率会更快,接地网的使用寿命将更短。
2 防雷性能
当雷电流直击塔**时,电流经过塔身下行到达接地线后流入大地,大电流瞬时经过接地线会导致接地线局部温度瞬时大幅度上升,因此接地材料的选取必须考虑到其本身的热稳定问题,否则*被瞬间烧断导致接地装置失效。
有效接地长度
采用伸长接地体能有效降低杆塔接地装置的工频接地电阻,但并不能确保其良好的雷电保护效果。接地较在冲击电流作用下与在工频电流作用下不同,接地较将呈现电感效应,阻碍电流向接地较远端流动。如果接地较过长,则在冲击电流作用下只有一部分被利用,即接地较具有有效长度。
水平接地体埋深按0.6 m,形状系数取0.89 时,对不同土壤电阻率下两种结构型式接地线的用量进行计算,结果见表6 及图5。由表6 及图5理论结算结果可以看出,两种结构型式的接地缆用量差随着土壤电阻率的升高而不断增大,但在一般土壤电阻率500~1200 Ω·m范围内变化相对较缓,差值为2~3 m左右。式(4)表明接地电阻的大小与外径相关,与接地材料材质无关,因此若不考虑两种结构产品由于是否采用钢绞线而产生的价格差异,在达到同等降阻效果的条件下,外径较小的结构形式1 石墨接地缆使用长度更长一些,接地沟开挖量也相对更大一些,施工成本略高。若不存在土壤防腐问题,以土壤电阻率800 Ω·m为例,参考表1 给出的两种结构形式的材料价格,经计算,使用结构形式2 的石墨基柔性接地缆比使用结构形式1 的能够节省综合费用约1000元,对于杆塔接地工程的石墨接地材料选型具有一定的指导意义。
结论
对目前国内市场上较为常见的两种结构高压输电线路新型石墨基柔性接地缆就抗腐蚀、防雷以及经济性方面进行了综合比较,主要结论如下:
(1)高压输电线路杆塔设计寿命一般为50 年,结构形式1(Φ20)产品不适合盐渍土、盐碱地等易腐蚀区域,运行寿命相对较低。结构形式2(Φ28)产品适合,符合防腐性能要求,且综合投资增加并不大。
(2)两种型式接地体实际有效长度均在较大允许范围内,无明显浪费。事实上有关计算表明,Φ28的圆形石墨材料,由于其非磁性,缓解高频集肤效应,材料的利用率可达到80%以上。
(3)在不增加外径的前提下,按雷电流热稳定要求,结构形式1(Φ20)产品中心必须配置金属导体以降低产品自身电阻率来降低瞬时大幅温升。
(4)纯柔性石墨接地体直径取Φ28 较为适宜,不宜过低,且材料本身电阻率不宜低于5×10-5 Ω·m,以满足热稳定需求。
五、安装施工要求:
1、施工时按甲方图纸设计要求进行。
2、在厂方的技术指导下安装施工。
3、本接地线宜适用口型状安装,两接头闭口。
4、连接方式为搭接,用导墨线缠绕扎紧,塔接的长度尺度为本接地体直径的10倍。
5、接地体沟要平,用细湿土埋,分层夯实。
6、防止利器刮伤石墨缆体,保护缆体导电、泄电层不受损坏。
7、穿越路基时要用钢管套护。
8、本品在特殊地段使用时,其连接体需要加固防护套。
石墨产品的优势
(1)改善金属接地材料的腐蚀问题:产品的所有成分均具有良好的耐腐蚀性,能经受内蒙、新疆、甘肃、宁夏的酸盐土等各类土壤的腐蚀、寿命不低于30年。受降阻剂、抗冻剂、绿化化肥的腐蚀,扩大了降阻技术的应用面。
(2)柔性石墨接地系列产品截面大,表面粗糙构成细孔,能和土壤精密粘接,在土壤季节性干裂、融水沉降、冰冻、冻土融化产生蠕变得请况下,接地较与土壤的接触电阻始终保持稳定的低值,
(3)大电流冲击下良好的动热稳定性,温升低避免土壤烧结
(4)产品为非导磁材料,在工频及雷击高频冲击下其有效散流长度远远大于钢材类接地体,可使大地网工频接地电阻成倍下降,是大型电厂、变电站地网降阻的更佳选择。
五、具有良好的工程性:
(1)重量为金属类接地较的1/10,轻便易运输。
(2)可避开岩石、树木,开挖面积少,不破坏绿化。
(3)可泥浆回填,回填紧密。
(4)接地较压接互联,*焊接,*电源焊机等现场要求。
(5)适应各种环境,产品轻便,施工简单,能满足客户不同需要。
六、《复合接地体技术条件》(GB/T中关于复合接地体的相关技术要求。
(2)石墨缆接地线电阻率测试试验平均电阻率为<0.06Ω·m,工频接地电阻测试试验值为<1Ω。
(3)石墨缆接地线通过在不同地质进行多次试验,证明完**够满足接地电阻要求,取得了良好效果。
石墨接地线理论和实践依据
1. 原理简述;石墨接地线不含腐蚀性的离子,主要依靠电子导电机理。彼此电子链相互接触紧密,导电性优越。电子导电不同于离子导电,不依靠水分溶解离子进行,因此电子导电机理的软体石墨接地较能很好的适用于干旱少雨的山区。
2. 理论与实践依据
1)《复合接地体技术条件》(GB/T中关于复合接地体的相关技术要求。
(2)软体石墨接地较电阻率测试试验平均电阻率为mega;·m,工频接地电阻测试试验接地电阻为1.02Ω。
(3)软体石墨接地较与软体接地模块通过在不同地质进行多次试验,证明完**够满足接地二、石墨接地线的结构特点1、在土壤中不降解,使用寿命长达50年以上;2无污染、安全环保;3、适应各种环境,产品轻便,
二、石墨接地线的技术特点与特性参数软体石墨接地较平均电阻率为mega;·m,工频接地电阻为1.02。
三、 石墨接地线的生产和检测标准依据GB/T标准生产和检测软体石墨接地较是由膨胀石墨1000份、玻璃纤维140-170份及提高抗拉强度和导电性能的物质20-60份编织而成。
四、石墨产品的优势
(1)改善金属接地材料的腐蚀问题:产品的所有成分均具有良好的耐腐蚀性,能经受内蒙、新疆、甘肃、宁夏的酸盐土等各类土壤的腐蚀、寿命不低于30年。受降阻剂、抗冻剂、绿化化肥的腐蚀,扩大了降阻技术的应用面。
(2)柔性石墨接地系列产品截面大,表面粗糙构成细孔,能和土壤精密粘接,在土壤季节性干裂、融水沉降、冰冻、冻土融化产生蠕变得请况下,接地较与土壤的接触电阻始终保持稳定的低值,
(3)大电流冲击下良好的动热稳定性,温升低避免土壤烧结
(4)产品为非导磁材料,在工频及雷击高频冲击下其有效散流长度远远大于钢材类接地体,可使大地网工频接地电阻成倍下降,是大型电厂、变电站地网降阻的更佳选择。