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防雷接地材料的选择

2019年07月16日15:45 

选择接地材料时关键要考虑导体的热稳定性;导体在土壤中的腐蚀情况;导体的导电性能及材料的价格等因素。下面对较常用的接地材料从这几方面来进行分析比较。

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一、热稳定性能

在有效的接地系统中,流入接地网的短路电流一般在几千安培到几十千安培的范围,这样强大的短路电流流过接地网导体向地中流散,将在导体中产生很高的热量,另外短路电流时间很短,一般只有零点几秒,在这样短的时间内产生的热量来不及散入周围的土壤介质中,几乎全部热量都用来使导体升温:ΔΤ=E/(ν*ρ*Cp) 式中E为短路电流产生的能量;ν为接地导体的体积;ρ和ΔΤ分别为导体的电阻率及吸收能量E后的温升;Cp为导体的定压比热。

当温度超过一定值以及在土壤中自然冷却后,导体的机械性能就会剧烈下降,特别是在导体之间的连接处,如果再遇到短时大电动力作用,导体就会遭到破坏,地网材料之间的连接将直接关系到地网运行的稳定性,(采用热熔焊接连接是最佳选择,热熔焊接是通过铝热还原反应,瞬间产生2800-3200度的高温,将须连接两端的材料完全融合在一起,达到完全的分子结合的效果,且熔接部位截面大于导体,截流量比原导体大)。当短路电流很大,导体温度很高,达到金属材料的熔点时,导体将被熔断,这两种原因都有可能使接地网导体断裂、接地网解体,大大降低地网的可靠性。每一种导体材料都具有它自己的熔点,允许最高温度及熔点温度愈高,是热稳定性能愈好,铜的短时最高允许温度为300℃,熔点为1083℃;钢的短时最高允许温度为400℃,熔点为1550℃,因此钢的热稳定性比铜好。

二、导体在土壤中的腐蚀率

埋在土壤中的金属将被腐蚀,这种腐蚀,属于电化学腐蚀的范畴。溶有盐和其他矿物质的土壤水起电解质溶液的作用,但土壤腐蚀比电解质腐蚀更复杂,由于腐蚀的作用导体直径不断减小,接地网的热稳定性能及导电性能都会不断降低,超过一定的年限导体就会被腐蚀断裂,接地网形同虚设造成事故,因此,在选择导体材料时,应考虑选用耐腐蚀的材料。据有关文献表明,镀锌钢在土壤中的腐蚀率为铜的2~3倍,可见铜的耐腐蚀比较好。

三、导体的导电性

在大型接地网中,当强大的短路电流经接地网导体流散到土壤中时,由于导体本身电阻的存在,使得接地网各部分电位不相同。据文献记载,接地网尺寸愈大,土壤电阻率愈低,导体电阻率愈高,各部分导体的电位差就愈大。此外,由于钢的电阻率约为铜电阻率的8倍,在同样大的短路电流作用时,钢发热要严重得多,导体升温也要高得多,对热稳定性不利,铜的导电性要好得多。

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四、接地材料

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