論金屬和非金屬材料柔性接地的實際應用

楊 棟

（江西恒大聲學技術工程有限公司， 江西 南昌 330000）

1 接地體的發展歷史和現狀

1） 第一代接地體由早期的鋼、鍍鋅鋼等金屬接地體組成。耐腐蝕性差，焊接連接，施工困難，周期長，需要維護且費用高昂；腐蝕也使引下線的連接存在薄弱環節，導致接地網的有效面積就會減少。

2） 第二代接地體由第一代的材料加上降阻劑組成。利用細石墨粉、固化劑、潤滑劑等配制而成，使用于金屬導體和土壤之間，使它們緊密接觸，增加了電流流通面積，降低了周圍土壤電阻率。

3） 第三代接地體離子接地和鍍銅及陰極保護產品。利用電解質和金屬外層結合并反應產生自由離子達到更佳導電性，增加了電流流通面積。但電解質壽命有限，易被雨水稀釋，金屬外層會被內部鹽溶液腐蝕，降低降阻效率。

4） 第四代接地體石墨柔性接地體是新一代接地體，它主要從兩方面著手解決問題：改善材料的腐蝕性；增強介質的泄流性能--建立長效的泄流通道。它無土壤接觸電阻、防腐蝕能力強、可消除雷擊過電壓、連接不需要焊接、工程施工容易、使用壽命長，柔軟性能好。它的雷電沖擊變化率平均是0.7%，大大低于標準規定的20%；它的降阻效果顯著，降阻系數為0.16，而前三代產品，降阻效率系數只有0.8 左右。

2 理想接地系統

理想接地系統應保證電力系統運行的持續性、穩定性、連貫性、安全性和經濟性。讓我們從材料、連接方式、施工、安裝以及運行維護等方面來定義該系統。

1） 導電性，熱穩定性能強；2） 耐酸、堿和有機溶劑腐蝕，不污染環境；3） 與土壤接觸電阻小，工頻和沖擊電阻小；4） 能迅速泄放故障電流，無安全隱患（無過電壓，無地電位反擊)；5） 連接方式可靠且無需焊接；6） 吸水保水性強，使接地電阻阻值越來越小；7） 柔軟性能好，抗拉強度高；8） 產品輕便，搬運方便；i.安裝簡單容易，施工周期短；9） 運行免維護，使用壽命長。

3 石墨是理想的接地體

石墨是碳同素異形體。原子內有大量的自由電子，最外層4 個電子在形成石墨六元環時只共用3 個電子，多余的1個自由電子在外加電場的作用下，作定向移動而導電；自由電子之間能進行動態能量傳遞而導熱。石墨的非金屬屬性和如下屬性使它成為理想的接地體。

導電性：導電性比一般非金屬高很多；

導熱性：導熱性超過鋼、鐵、銅等金屬材料；

耐腐蝕性：非金屬的元素，不易被氧化腐蝕，腐蝕率很低；

耐高溫及低溫的屬性：熔點為3850℃，沸點為4250℃；膨脹系數小，體積穩定；低溫下，膨脹系數小能抗急冷急熱變化；

吸附性：空隙結構，有很好的吸附性，易吸附水分、氣味等；

潤滑性：摩擦系數小，潤滑性能好，與土壤的粘和度高；

化學穩定性：在常溫下化學穩定性好，能耐酸、堿和有機溶劑的腐蝕；

可塑性：韌性好，可碾成很薄的薄片；

抗熱震性：常溫下，能經受住溫度的劇烈變化而不致破壞；溫度突變時，石墨的體積變化不大，不會產生裂紋。

表1 接地材料的比較

4 石墨接地極沖擊散流特征-雷擊事故低

1） 接地極或接地體的沖擊系數越小，其散流能力就越強；2） 石墨接地極的沖擊系數最小，其散流能力最強；并且并聯比串聯效果更好；泄散雷電流迅速；3） 石墨的非金屬特性決定其能緩解集膚效應，尤其是高頻集膚效應；可提高其材料的導流利用系數；4） 金屬的沖擊系數比較接近，比非金屬的沖擊系數大，散流能力比非金屬弱；離子接地體即使體內含有低阻非金屬成分，但是受物理限制，效果不明顯。

5 銅、鍍鋅鋼和石墨接地體性能比較（見表一）

6 石墨柔性接地產品的技術特點及應用優勢

1） SH 系列B 型長效降阻防雷接地體。獲國家專利，專利號是ZL 201420202635.5。是國內外新一代降阻材料，其導電性好，耐腐蝕性強，降阻性能好，是理想的非金屬接地材料，而且連接不用焊接，工程施工簡單。

2） 石 墨 降 阻 布。 獲 國 家 專 利， 專 利 號 是ZL 201420687730.9。是國內外新一代降阻材料，它避免了傳統降阻劑、降阻模塊的弊端，降阻布在施工敷設過程中，方便，適合搬運，環保無毒，不隨雨水流失，不污染土壤、埋敷均勻、性能穩定可靠，具有良好的長效性；與石墨接地體、線等結合，建立了一條長效的泄流通道，適用于防雷接地領域。

3） 石墨柔性接地模塊。采用化學性能穩定的石墨材料作為模塊的導電介質，應用范圍廣。

4） 石墨柔性接地體。通過液體溶解組成物質，在澆筑到接地體周圍后滲透凝固成膠體，降阻效果顯著，降阻系數為0.16。也可以顯著降低沖擊響應，使雷電沖擊變化率平均為0.7%，大大低于標準規定的20%。