新型接地產品與接地技術淺談
                                                                                                                                               作者：河南凱威電氣設備有限公司接地事業部     王昊
一、國內外接地行業現狀
    最新國家行業技術規范《交流電氣裝置的接地設計規范》GB/T50065-2011、《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》GB50169-2006、《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010、國家建筑標準設計圖集D501-1~4《防雷與接地安裝》等已經將銅覆鋼接地材料、放熱焊接技術（熱劑焊）等寫入，并有了明確要求，這意味著新型接地材料、接地技術得到認可，進入大量使用階段。

1、國際上接地行業現狀
    國際上(除前蘇聯國家、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，而且被相關的國際標準(如：IEEE和IEC)推薦為主要接地材料。
    IEEE80-2000在導體的選擇方面，明確指出：“銅材為最主要的水平接地導體材料，30%和40%的鍍銅鋼材料也作為水平導體材料，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、國內接地行業現狀
    目前，國內防雷接地市場主要集中在電力、石化、通信、鐵路、工業和高層建筑等行業，在過去幾年以每年60%以上的速度增長。由于以前國內接地標準太低，國內防雷接地產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、石化以及其它工業領域均認識到接地系統腐蝕的嚴重問題，而逐步更新相關的行業或者國家接地標準，以提高接地設計要求，從而導致耐腐蝕的新型接地材料市場迅速擴大。從2006年開始，隨著相關建筑、石化和電力國家標準的陸續出臺，未來幾年新型接地材料市場的增長率將高達120％。

二、接地新產品新技術
   傳統的接地網采用鍍鋅鋼接地極、電焊技術建造，存在使用壽命短、易腐蝕、熱穩定性差、施工難度大、土壤及水源污染嚴重、接地故障不易發現等諸多問題，導致一次投入費用、維護費用與二次建設費用非常高。
   如今的接地新技術大量采用復合接地材料，對以上現狀，按技術原理大致歸納為以下幾個方面：
1、金屬復合接地材料（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行加工，形成分子級結合的低電阻復合導體，使該導體既具備鋼的高強度又具有銅的良好導電性和優良的抗腐蝕性。用先進的銅覆鋼接地材料替換傳統的熱鍍鋅鋼質材料，使地網平均使用壽命由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%，電力行業每年因此可節約60萬噸鋼材。
2、接地材料之間連接--焊接技術（放熱焊接）：
   2.1以氧化銅和金屬鋁為主要材料，依據鋁熱反應原理，通過對氧化銅的氧化度、顆粒形態、表面自由焓等的分析研究，以及對反應催化劑的研究，研制出適用于復合接地材料焊接的專用焊接材料。用先進的分子級放熱焊接技術替代原始的電焊技術，將每公里接地連接導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生的電磁干擾和諧波震蕩問題和熱穩定性問題，大大提高電力設備運行的可靠性。

   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，開發出密度、機械加工特性、耐高溫能力符合復合接地材料焊接要求的專用焊接模具。

3、高分子復合接地材料：
   以有機硅、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體的場所，如石油、石化等存在強酸堿腐蝕或陰極保護電流的場所的使用環境。
4、接地模塊:
   以材料結構尺寸小于30nm的碳纖維為主材料和金屬極芯壓接而成，利用碳元素的穩定性和超強的耐酸堿能力，對酸堿化工及石油化工等不適合使用金屬材料做接地導體的場所提供接地保護。凱威電氣生產的接地模塊PTD-3在接地行業有大量應用案例。
三、相關接地行業前景鏈接：接地網狀態檢測與評估預警系統

    接地網狀態檢測與評估預警系統，是用于替代傳統的接地網檢測手段的一套智能化系統。其使用狀態傳感器、恒電位檢測模塊、濾波器、A/D轉換模塊、D/A轉換模塊、單片機應用模塊、人機對話等模塊構成。充分考慮接地網所處土壤與電磁環境的特點，以在線模式對接地網的腐蝕速率、腐蝕深度及其電氣性能進行監測，對接地網的安全性能進行實時評估，可迅速、及時發現接地系統故障并發出警報，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接地事故。
（1）測量并收集接地網現場土壤特性、電場特性、結構特性等資料，建立接地模型數據采集數據庫；
（2）依據統計學原理對數據庫資料進行處理，建立數學計算模型，編制數據計算及數據處理軟件。
（3）開發出智能接地監測系統專用：狀態傳感器、恒電位檢測模塊、濾波模塊、單片機應用模塊、人機對話等模塊等硬件模塊。
（4）開發并試驗出專用A/D轉換模塊、D/A轉換模塊，實現硬件載體于軟件平臺的數據兼容與數據轉換。
（5）以專有脈沖式檢測信號發射儀器、狀態傳感器為信號源，以恒電位檢測模塊、各種接口模塊、數據存儲與處理模塊、數據顯示設備、應急預案處理計算機為硬件支撐，以PLC工業控制計算機及固化式編程軟件和人機界面軟件為軟體支撐，實現接地網動態數據采集手段對接地網工頻接地電阻、腐蝕電位及腐蝕狀況、熱穩定性能、跨步電壓和接觸電勢進行在線式監測。
（6）現場對接地網所處土壤與電磁環境、接地網的腐蝕速率、腐蝕深度及其電氣性能等進行現場監測，記錄并收集接地網腐蝕狀態與電氣性能等歷史狀態和數據，做以改進。
參考文獻：
1.《交流電氣裝置的接地設計規范》GB/T50065-2011
2.《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》GB50169-2006
3.《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010、
4.國家建筑標準設計圖集D501-1~4《防雷與接地安裝》
5.河南凱威電氣設備有限公司內部技術標準《接地產品及接地裝置施工技術》QB/KW-2011D2