新型接地產(chǎn)品與接地技術(shù)淺談
                                                                                                                                               作者：河南凱威電氣設(shè)備有限公司接地事業(yè)部     王昊
一、國內(nèi)外接地行業(yè)現(xiàn)狀
    最新國家行業(yè)技術(shù)規(guī)范《交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范》GB/T50065-2011、《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范》GB50169-2006、《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010、國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集D501-1~4《防雷與接地安裝》等已經(jīng)將銅覆鋼接地材料、放熱焊接技術(shù)（熱劑焊）等寫入，并有了明確要求，這意味著新型接地材料、接地技術(shù)得到認(rèn)可，進(jìn)入大量使用階段。

1、國際上接地行業(yè)現(xiàn)狀
    國際上(除前蘇聯(lián)國家、中國和印度以外)，銅材以及銅鍍鋼材料作為主要接地材料已有超過100年的歷史，而且被相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)(如：IEEE和IEC)推薦為主要接地材料。
    IEEE80-2000在導(dǎo)體的選擇方面，明確指出：“銅材為最主要的水平接地導(dǎo)體材料，30%和40%的鍍銅鋼材料也作為水平導(dǎo)體材料，垂直接地體的材料則主要為鍍銅層不小于0.25mm厚度的鍍銅鋼接地棒。
    目前在全球50%變電站采用銅鍍鋼接地棒，60%變電站采用放熱焊接方式作為接地系統(tǒng)連接，其中包括非洲蘇丹，乍得，亞洲緬甸，柬埔寨，南美的海地等國家。
2、國內(nèi)接地行業(yè)現(xiàn)狀
    目前，國內(nèi)防雷接地市場主要集中在電力、石化、通信、鐵路、工業(yè)和高層建筑等行業(yè)，在過去幾年以每年60%以上的速度增長。由于以前國內(nèi)接地標(biāo)準(zhǔn)太低，國內(nèi)防雷接地產(chǎn)品使用壽命基本上在7-10年左右，就因被腐蝕而需要更換。目前，包括電力、石化以及其它工業(yè)領(lǐng)域均認(rèn)識到接地系統(tǒng)腐蝕的嚴(yán)重問題，而逐步更新相關(guān)的行業(yè)或者國家接地標(biāo)準(zhǔn)，以提高接地設(shè)計要求，從而導(dǎo)致耐腐蝕的新型接地材料市場迅速擴(kuò)大。從2006年開始，隨著相關(guān)建筑、石化和電力國家標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)出臺，未來幾年新型接地材料市場的增長率將高達(dá)120％。

二、接地新產(chǎn)品新技術(shù)
   傳統(tǒng)的接地網(wǎng)采用鍍鋅鋼接地極、電焊技術(shù)建造，存在使用壽命短、易腐蝕、熱穩(wěn)定性差、施工難度大、土壤及水源污染嚴(yán)重、接地故障不易發(fā)現(xiàn)等諸多問題，導(dǎo)致一次投入費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用與二次建設(shè)費(fèi)用非常高。
   如今的接地新技術(shù)大量采用復(fù)合接地材料，對以上現(xiàn)狀，按技術(shù)原理大致歸納為以下幾個方面：
1、金屬復(fù)合接地材料（銅覆鋼接地極）：
    
   主要以銅和鋼為主要材料，添加其它功能性金屬材料，通過熔融或電解原理進(jìn)行加工，形成分子級結(jié)合的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，使該導(dǎo)體既具備鋼的高強(qiáng)度又具有銅的良好導(dǎo)電性和優(yōu)良的抗腐蝕性。用先進(jìn)的銅覆鋼接地材料替換傳統(tǒng)的熱鍍鋅鋼質(zhì)材料，使地網(wǎng)平均使用壽命由8.4年延長至30年以上；鋼材在接地工程中的使用量降低40%，電力行業(yè)每年因此可節(jié)約60萬噸鋼材。
2、接地材料之間連接--焊接技術(shù)（放熱焊接）：
   2.1以氧化銅和金屬鋁為主要材料，依據(jù)鋁熱反應(yīng)原理，通過對氧化銅的氧化度、顆粒形態(tài)、表面自由焓等的分析研究，以及對反應(yīng)催化劑的研究，研制出適用于復(fù)合接地材料焊接的專用焊接材料。用先進(jìn)的分子級放熱焊接技術(shù)替代原始的電焊技術(shù)，將每公里接地連接導(dǎo)體的連接電阻由歐姆級降至毫歐級，有效解決高頻電流耗散以及大電流瀉放所產(chǎn)生的電磁干擾和諧波震蕩問題和熱穩(wěn)定性問題，大大提高電力設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

   2.2焊接模具：以石墨材料為主體材料，通過對石墨材料顆粒特性、塑化劑特性、壓制及煅燒工藝方式的研究，開發(fā)出密度、機(jī)械加工特性、耐高溫能力符合復(fù)合接地材料焊接要求的專用焊接模具。

3、高分子復(fù)合接地材料：
   以有機(jī)硅、聚乙烯、聚噻吩等高分子材料為母料，采用混練、金屬摻雜或表面涂層工藝制作的導(dǎo)電聚合材料，使其具有高分子材料的柔韌性和金屬材料的導(dǎo)電性，適用于對耐腐蝕性能要求極高，不適合使用金屬材料做接地導(dǎo)體的場所，如石油、石化等存在強(qiáng)酸堿腐蝕或陰極保護(hù)電流的場所的使用環(huán)境。
4、接地模塊:
   以材料結(jié)構(gòu)尺寸小于30nm的碳纖維為主材料和金屬極芯壓接而成，利用碳元素的穩(wěn)定性和超強(qiáng)的耐酸堿能力，對酸堿化工及石油化工等不適合使用金屬材料做接地導(dǎo)體的場所提供接地保護(hù)。凱威電氣生產(chǎn)的接地模塊PTD-3在接地行業(yè)有大量應(yīng)用案例。
三、相關(guān)接地行業(yè)前景鏈接：接地網(wǎng)狀態(tài)檢測與評估預(yù)警系統(tǒng)

    接地網(wǎng)狀態(tài)檢測與評估預(yù)警系統(tǒng)，是用于替代傳統(tǒng)的接地網(wǎng)檢測手段的一套智能化系統(tǒng)。其使用狀態(tài)傳感器、恒電位檢測模塊、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)應(yīng)用模塊、人機(jī)對話等模塊構(gòu)成。充分考慮接地網(wǎng)所處土壤與電磁環(huán)境的特點(diǎn)，以在線模式對接地網(wǎng)的腐蝕速率、腐蝕深度及其電氣性能進(jìn)行監(jiān)測，對接地網(wǎng)的安全性能進(jìn)行實(shí)時評估，可迅速、及時發(fā)現(xiàn)接地系統(tǒng)故障并發(fā)出警報，有效避免因檢測周期過長，檢測方式不正確等因素造成的重大電力系統(tǒng)接地事故。
（1）測量并收集接地網(wǎng)現(xiàn)場土壤特性、電場特性、結(jié)構(gòu)特性等資料，建立接地模型數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)庫；
（2）依據(jù)統(tǒng)計學(xué)原理對數(shù)據(jù)庫資料進(jìn)行處理，建立數(shù)學(xué)計算模型，編制數(shù)據(jù)計算及數(shù)據(jù)處理軟件。
（3）開發(fā)出智能接地監(jiān)測系統(tǒng)專用：狀態(tài)傳感器、恒電位檢測模塊、濾波模塊、單片機(jī)應(yīng)用模塊、人機(jī)對話等模塊等硬件模塊。
（4）開發(fā)并試驗出專用A/D轉(zhuǎn)換模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)硬件載體于軟件平臺的數(shù)據(jù)兼容與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
（5）以專有脈沖式檢測信號發(fā)射儀器、狀態(tài)傳感器為信號源，以恒電位檢測模塊、各種接口模塊、數(shù)據(jù)存儲與處理模塊、數(shù)據(jù)顯示設(shè)備、應(yīng)急預(yù)案處理計算機(jī)為硬件支撐，以PLC工業(yè)控制計算機(jī)及固化式編程軟件和人機(jī)界面軟件為軟體支撐，實(shí)現(xiàn)接地網(wǎng)動態(tài)數(shù)據(jù)采集手段對接地網(wǎng)工頻接地電阻、腐蝕電位及腐蝕狀況、熱穩(wěn)定性能、跨步電壓和接觸電勢進(jìn)行在線式監(jiān)測。
（6）現(xiàn)場對接地網(wǎng)所處土壤與電磁環(huán)境、接地網(wǎng)的腐蝕速率、腐蝕深度及其電氣性能等進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，記錄并收集接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)與電氣性能等歷史狀態(tài)和數(shù)據(jù)，做以改進(jìn)。
參考文獻(xiàn)：
1.《交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范》GB/T50065-2011
2.《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范》GB50169-2006
3.《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010、
4.國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集D501-1~4《防雷與接地安裝》
5.河南凱威電氣設(shè)備有限公司內(nèi)部技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《接地產(chǎn)品及接地裝置施工技術(shù)》QB/KW-2011D2