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变电所接地铜绞线与钢绞线的对比

时间:2017-09-09 14:03 来源:电工之家 作者:编辑部

变电所接地铜绞线与钢绞线的对比
我国传统接地体均采用钢材质, 其主要原因是我国自身铜储探明量的不足。 为节约有色金属, 在20世纪50~60年代提出 “以钢代铜, 以铝代铜” , 所以一度大量选用材和铝材, 这种做法一直得到很好的推广和认同。 而国外, 铜材作为接地材料已有超过100年的历史, 而且是唯一的选择。
技术比较:

1性能比较:分别从导电性、热稳定性、耐腐蚀性等方面比较接地铜绞线与热镀锌钢接地的差异。

导电性能:铜绞线在20度是的电阻率分别是17.24×10 -6(Ω ・mm) 和138×10 -6 (Ω ・mm) ,因此铜绞线的导电率是钢芯铝绞线的8倍。 即铜接地体导电性能较钢接地体好。

热稳定性:铜的熔点为1083℃, 短路时最高允许温度为450℃; 而钢的熔点为1510℃短路时最高允许温度为400℃。 因此, 接地体截面相同时, 铜材热稳定性较好。

耐腐蚀性:接地体的腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀两种形式, 在多数情况下, 这两种腐蚀同时存在。 铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/10~1/50。铜的表面会产生着性极强的氧化物 (铜绿) ,能够对内部的铜起很好的保护作用, 阻断腐蚀的形成。 当铜与其它金属 (钢结构、 水管、 气管、 电缆护套等) 共存地下时, 铜作为阴极不会受蚀腐蚀的是后者。 钢材是逐层腐蚀, 镀锌层具有一定的抗腐蚀性。钢接地体接头部位经过高温电弧焊接加工后会出现点腐蚀情况, 一般只能保证10年。 而铜腐蚀不存在点蚀情况,寿命较长。可见, 铜接地体的耐腐性显著优于钢接地体。

接地铜绞线的施工:设计推荐水平主网采用铜绞线, 由于铜绞线柔性好, 允许的弯度半径小, 所以拐弯方便, 穿管容易。 铜线的高机械强度, 使其能够成卷供货, 便于机械化施工。 搭接处采用放热焊接, 操作方便, 加快施工进度, 节省人工费用, 简化施工工艺, 更重要的是保证了铜接地网的连接质量。综上所述, 铜接地体与热镀锌钢接地体相比,铜接地体在导电性能、 热稳定性能、 耐腐蚀性、 接点焊接质量和施工便利方面有显著的优越性。
 
接地连接方式:

变电所的接地网金属导体存在着大量的连接, 只有可靠的、 牢固的连接才能保证接地网的运行可靠性。

1、 钢绞线接地方式:

目前, 钢接地体之间的连接均为传统的电弧焊接方式, 高温电弧会破坏接地体接头部位的镀锌层, 有可能导致点腐蚀的出现, 严重影响接地体的寿命。 此外, 电弧焊接连接不是真正的分子性连接,焊接点对于接地体的导电性能也有影响。

对于钢接地体能否采用放热焊接接法, 设计也作过研究与尝试, 由于钢接地体设计截面过大, 未能被采用, 主要有以下原因: 大型、 非标模具制造困难, 造价高; 焊粉用量大; 由于钢接地体本身防腐性能差, 焊接质量的提高意义不大; 焊接点较多, 费用太高。

2、铜绞线接地方式:目前铜接地体主要有以下四种连接方式:

①铜银焊连接法扁铜条与扁铜条之间、 扁铜条与裸铜绞线之问、裸铜绞线与裸铜绞线之间的连接都可以使用铜银焊连接法, 常用的铜银焊接有乙炔焊、 电弧焊等, 但焊CHINA WATERPOWER技术 TECHNOLOGY技术交流?? 2008.4中国水能及电气化都只是表面搭接, 内部并没有熔合, 接头不致密, 性能只比压接和螺栓连接略好, 焊接接头的性能还要取于操作技术工的熟练程度, 特别是铜焊, 即使是持有特殊工种上岗证, 也比较容易出现一些焊接缺陷, 无法从表面观察合格与否。 基于以上原因, 铜银焊连接法在电力工程接地系统实际施工中很少应用。

②压接线夹连接法:裸铜绞线与裸铜绞线之间的连接大多使用压接线夹连接法。 但这种方法比较适用于两条裸铜绞线一对一连接, 无法做好十字交叉连接。 如要十字交叉, 则要求有特殊十字接线线夹, 或者要先形成接地铜排和接地线夹, 处理好两者之间的接触面后,再使用螺栓连接法。

③螺栓连接法扁铜条与扁铜条之间、 扁铜条与裸铜绞线之间、 裸铜绞线与裸铜绞线之间的连接还可用螺栓连接, 该方法与压接线夹连接法互为补充。 但螺栓连接处的接触标准应按现行国家标准 《电气装置工程母线装置施工及验收规范》 的规定处理。 目前, 压接线夹法和螺栓连接法在施工现场应用最为广泛, 这和我国的电力施工技术工人的认识和训练程度有着密切的关系。

④放热焊接连接法放热焊接也称为火泥熔接, 放热焊接利用活性较强的铝把氧化铜还原, 整个过程需时很短 (仅数秒) , 反应所放出的热量足以使被焊接的导线端部融化形成永久性的分子合成。 铜基放热反应的一般

公式是:
3Cu 2 O+2Al→Al 2 O 3 +3Cu+热量 (2735℃)

放热焊接的作业程序: 将导线和模具清理干净, 再将模具用喷灯加热以去除水分, 然后把导线放入模具内; 扣紧把手以固定模具, 把钢片放入模具内; 把焊接剂倒入模具内, 将引燃剂撒在焊接剂及模具边上; 盖上盖子并点火, 待金属凝固后, 将模具打开, 清除熔渣, 便可进行下一个焊接。

放热焊接接头的特性: 外形美观一致; 连接点为分子结合, 没有接触面, 更没有机械压力, 因此,不会松弛和腐蚀; 具有较大的散热面积, 通电流能力与导体相同; 熔点与导体相同, 能承受故障大电流冲击, 不至熔断。

放热熔接连接法可以完成各种导线间不同方式的连接, 如直通型、 丁字型、 十字型等; 还可以完成不同材质导线的连接, 如普通钢铁、 铜、 镀锌钢、 铜包钢等之间的连接; 甚至可以实现导体间不同形状的连接, 如铜导线与铜包钢接地棒的连接、 铜导线与铜板的连接、 铜导线与接地镀锌钢管的连接、 导线与钢筋的连接以及导线与槽钢的连接。 这种方法接头有着广泛的连接方式, 而且耐腐蚀性好接触电阻低, 已逐步得到推广应用。

放热焊接的优点: 焊接方法简单, 容易掌握; 无需外接电源或热源; 供焊接用的材料、 工具很轻、 搬动方便; 焊接速度快捷, 节省人工; 从焊口的外观上便能鉴定焊接的质量; 可用于焊接铜、 铜合金、 镀铜钢、 各种合金钢, 包括不锈钢及高阻加热热源材料。其缺点是价格高, 基层施工人员对其特性认识不足。

放热焊接是铜接地体的理想连接方式, 虽然价格高, 但其方便快捷的操作、 优秀的焊接质量是其他连接方式不可实现的。 正是因为具备这样可靠、 牢固的连接方式, 铜接地体的性能比钢接地体更胜一筹。

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