鍍銅鋼系列
合金接地極
鍍錫銅系列
鋅包鋼系列
放熱焊接系列
石墨烯系列
接地五金件摘要：近年來(lái)在電力系統(tǒng)接地材料的應(yīng)用中，市場(chǎng)上出現(xiàn)使用小直徑的鍍銅圓鋼作為地網(wǎng)的主接地體，廠家聲稱(chēng)鍍銅圓鋼可以取代傳統(tǒng)的鍍鋅扁鋼，代替純銅材料的接地體，而且最近了解到國(guó)內(nèi)一些地鐵項(xiàng)目使用鍍銅圓鋼作為貫通地線，筆者從事鐵路行業(yè)電氣設(shè)計(jì)工作多年，認(rèn)為不妥，甚者認(rèn)為對(duì)于鍍銅圓鋼這種材料，如果不清楚其特性而誤用，可能會(huì)給地網(wǎng)或鐵道產(chǎn)生安全隱患。本文就這幾種材料從價(jià)格、技術(shù)性能上進(jìn)行充分的比較，為設(shè)計(jì)者和使用方提供清晰的使用方案。
一、鍍銅圓鋼的特性
鍍銅圓鋼（鍍銅圓線）分為多種規(guī)格，直徑為Φ6、Φ8、Φ10、Φ12、Φ13.2、Φ14、Φ15.8、Φ16、Φ17.2，包裝上可以是拉直一根，也也可以是一卷，通常是100m一卷。銅層厚度符合UL467（美國(guó)接地和連接設(shè)備）標(biāo)準(zhǔn)要求，即最小厚度要大于0.254mm，這主要是考慮到抗腐蝕的影響。平均來(lái)說(shuō)，0.254mm的銅層厚度，使用壽命大約在30年，對(duì)于一般的接地工程足可以滿(mǎn)足要求，如建筑物的防雷接地，工廠廠房接地。在一些特殊行業(yè)里，如城市軌道交通的接地，如綜合地線，一般要求100年抗腐蝕，因此需要增加銅層厚度。在電力行業(yè)和石化接地亦是如此。
二、鍍銅圓鋼容易誤用的幾個(gè)方面
本文就鍍銅圓鋼容易誤用的兩個(gè)地方進(jìn)行闡述，目的是希望設(shè)計(jì)人員清楚了解此類(lèi)產(chǎn)品，從而正確的進(jìn)行設(shè)計(jì)。筆者進(jìn)行詳細(xì)的了解發(fā)現(xiàn)，鍍銅圓鋼容易誤用的兩個(gè)地方主要是變電站地網(wǎng)和鐵道綜合貫通地線。筆者認(rèn)為，在這兩個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合，沒(méi)必要或者最好不要使用鍍銅圓鋼作為主接地體和貫通地線，以下對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)分析：
如果將鍍銅圓鋼用于變電站地網(wǎng)，特別要注意鍍銅圓鋼電氣特性是否滿(mǎn)足電氣設(shè)計(jì)要求。變電站地網(wǎng)屬于埋地式隱蔽工程，一旦有問(wèn)題很難返工，所以在設(shè)計(jì)前期各設(shè)計(jì)指標(biāo)必須考慮周全。通常，變電站地網(wǎng)通常要考慮的因素有：使用壽命、接地導(dǎo)體熱穩(wěn)定性、接地電阻、跨步電壓接觸電勢(shì)等。
li)使用壽命
地網(wǎng)的使用壽命主要由導(dǎo)體的抗腐蝕性能和導(dǎo)體尺寸決定。鍍銅圓鋼的銅層厚度通常為0.254mm，美國(guó)UL467標(biāo)準(zhǔn)指出，鍍銅圓鋼的銅層厚度要達(dá)到0.254mm，其使用壽命通常為30年，相比鍍性扁鋼要好一點(diǎn)。但是否能用于變電站地網(wǎng)的主導(dǎo)體，需要進(jìn)一步探討。
lii)接地導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性
IEEE80-2000標(biāo)準(zhǔn)指出，鍍銅圓鋼（棒）的導(dǎo)電率是20%，比鍍銅鋼絞線的導(dǎo)電率30%還低。假設(shè)某變電站接地短路電流為20KA，短路時(shí)間1s，則需要導(dǎo)體尺寸是多少？根據(jù)國(guó)家電力標(biāo)準(zhǔn)DL/T621，得知在不考慮腐蝕的情況下，導(dǎo)體的截面積計(jì)算如下：
，Ig:短路電流；te：短路時(shí)間；C：熱穩(wěn)定系數(shù)；
由于DLT621標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有鍍銅圓鋼的熱穩(wěn)定系數(shù)規(guī)定，這里為了計(jì)算方便，大致取值約比鋼材料高一點(diǎn)，100。
經(jīng)計(jì)算，在未考慮抗腐蝕和其他機(jī)械效應(yīng)要求情況下，要求鍍銅圓鋼的截面積尺寸Sg=200mm2。因此，如果要使用鍍銅圓鋼作為接地網(wǎng)主材，至少需要300mm2截面積，目前市場(chǎng)上沒(méi)有這么粗的材料。
liii)鍍銅圓鋼成本高，性能與鋼材相當(dāng)
鍍銅圓鋼銅層采用電鍍工藝鍍上去，工藝本身也很難保證鍍層的厚度和均勻性。理論上如果足夠厚度的銅層能夠完美的包裹在鋼上，抗腐蝕性無(wú)疑要比鍍鋅鋼要好幾倍，因此在設(shè)計(jì)上可以考慮采用相對(duì)扁鋼面積小的鍍銅圓鋼，但是實(shí)際往往是鍍層厚度達(dá)不到要求，而且很不均勻。在100m長(zhǎng)的鍍銅圓鋼，有些地方銅層過(guò)于薄弱，因此很容易發(fā)生腐蝕，如果此處的截面積不夠大，加上兩種金屬銅和鋼的存在，其抗腐蝕還不如扁鋼。其次，包裝運(yùn)輸和人為施工也會(huì)導(dǎo)致銅層破損，一旦破損，銅層脫落，抗腐蝕性能也大打折扣，還不如使用便宜的鍍鋅扁鋼。
liv)目前中國(guó)采用綜合貫通地線的方式，將鐵路兩邊附近所有的接地通過(guò)一條貫通地線連接，從而將綜合接地電阻降低到最小。通常，貫通地線的材料采用純銅線35mm2、50mm2、75mm2的，在電氣上完全滿(mǎn)足短路電流的要求。一些廠家聲稱(chēng)采用鍍銅圓鋼代替存銅線，筆者認(rèn)為首先在防腐蝕方面就不能滿(mǎn)足要求。在很理想的情況下，0.25mm厚度的銅層理論計(jì)算或許可以滿(mǎn)足30年的腐蝕，但實(shí)際上人為的安裝和運(yùn)輸，都會(huì)早成銅層脫落，脫落以后加速腐蝕的原因上面已經(jīng)分析過(guò)。在電氣性能上，也與純銅有很大差別，短路電流分析之前也分析過(guò)，在此不重復(fù)論述。筆者也進(jìn)行過(guò)價(jià)格了解，鍍銅圓鋼的價(jià)格竟然只比純銅略低一點(diǎn)，這里必須提醒各位設(shè)計(jì)人員，性能比沒(méi)法和純銅材料比，但價(jià)格不菲，這樣的材料應(yīng)用要求很高的鐵道接地和變電站接地場(chǎng)合，及為冒險(xiǎn)，為隱蔽工程留下安全隱患。
三、鍍銅圓鋼在別的國(guó)家的應(yīng)用
目前，發(fā)達(dá)國(guó)家的變電站接地系統(tǒng)中，基本沒(méi)有使用鍍銅圓鋼作為水平主接地材料，和鐵道的貫通地線，究其原因是鍍銅圓鋼導(dǎo)電率只有20%，雖然各生產(chǎn)廠家聲稱(chēng)可以代替銅材料使用，但抗腐蝕性能往往達(dá)不到要求，性?xún)r(jià)比很低，因此不可取。西方發(fā)達(dá)國(guó)家在鐵道和接地方面比中國(guó)先進(jìn)多年，尤其是德國(guó)鐵路世界領(lǐng)先，德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格指出要使用純銅材料作為貫通地線，就是從技術(shù)性能方面進(jìn)行詳細(xì)的考慮。西方國(guó)家的先進(jìn)而有效的經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為值得借鑒和學(xué)習(xí)。
參考資料：
?。?）IEEE80-2000美國(guó)電力系統(tǒng)接地標(biāo)準(zhǔn)
?。?）DLT621國(guó)家電力系統(tǒng)接地規(guī)范
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