新型接地产品与接地技术浅谈
                                                                                                                                               作者：河南凯威电气设备有限公司接地事业部     王昊
一、国内外接地行业现状
    最新国家行业技术规范《交流电气装置的接地设计规范》GB/T50065-2011、《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-2006、《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010、国家建筑标准设计图集D501-1~4《防雷与接地安装》等已经将铜覆钢接地材料、放热焊接技术（热剂焊）等写入，并有了明确要求，这意味着新型接地材料、接地技术得到认可，进入大量使用阶段。

1、国际上接地行业现状
    国际上(除前苏联国家、中国和印度以外)，铜材以及铜镀钢材料作为主要接地材料已有超过100年的历史，而且被相关的国际标准(如：IEEE和IEC)推荐为主要接地材料。
    IEEE80-2000在导体的选择方面，明确指出：“铜材为最主要的水平接地导体材料，30%和40%的镀铜钢材料也作为水平导体材料，垂直接地体的材料则主要为镀铜层不小于0.25mm厚度的镀铜钢接地棒。
    目前在全球50%变电站采用铜镀钢接地棒，60%变电站采用放热焊接方式作为接地系统连接，其中包括非洲苏丹，乍得，亚洲缅甸，柬埔寨，南美的海地等国家。
2、国内接地行业现状
    目前，国内防雷接地市场主要集中在电力、石化、通信、铁路、工业和高层建筑等行业，在过去几年以每年60%以上的速度增长。由于以前国内接地标准太低，国内防雷接地产品使用寿命基本上在7-10年左右，就因被腐蚀而需要更换。目前，包括电力、石化以及其它工业领域均认识到接地系统腐蚀的严重问题，而逐步更新相关的行业或者国家接地标准，以提高接地设计要求，从而导致耐腐蚀的新型接地材料市场迅速扩大。从2006年开始，随着相关建筑、石化和电力国家标准的陆续出台，未来几年新型接地材料市场的增长率将高达120％。

二、接地新产品新技术
   传统的接地网采用镀锌钢接地极、电焊技术建造，存在使用寿命短、易腐蚀、热稳定性差、施工难度大、土壤及水源污染严重、接地故障不易发现等诸多问题，导致一次投入费用、维护费用与二次建设费用非常高。
   如今的接地新技术大量采用复合接地材料，对以上现状，按技术原理大致归纳为以下几个方面：
1、金属复合接地材料（铜覆钢接地极）：
    
   主要以铜和钢为主要材料，添加其它功能性金属材料，通过熔融或电解原理进行加工，形成分子级结合的低电阻复合导体，使该导体既具备钢的高强度又具有铜的良好导电性和优良的抗腐蚀性。用先进的铜覆钢接地材料替换传统的热镀锌钢质材料，使地网平均使用寿命由8.4年延长至30年以上；钢材在接地工程中的使用量降低40%，电力行业每年因此可节约60万吨钢材。
2、接地材料之间连接--焊接技术（放热焊接）：
   2.1以氧化铜和金属铝为主要材料，依据铝热反应原理，通过对氧化铜的氧化度、颗粒形态、表面自由焓等的分析研究，以及对反应催化剂的研究，研制出适用于复合接地材料焊接的专用焊接材料。用先进的分子级放热焊接技术替代原始的电焊技术，将每公里接地连接导体的连接电阻由欧姆级降至毫欧级，有效解决高频电流耗散以及大电流泻放所产生的电磁干扰和谐波震荡问题和热稳定性问题，大大提高电力设备运行的可靠性。

   2.2焊接模具：以石墨材料为主体材料，通过对石墨材料颗粒特性、塑化剂特性、压制及煅烧工艺方式的研究，开发出密度、机械加工特性、耐高温能力符合复合接地材料焊接要求的专用焊接模具。

3、高分子复合接地材料：
   以有机硅、聚乙烯、聚噻吩等高分子材料为母料，采用混练、金属掺杂或表面涂层工艺制作的导电聚合材料，使其具有高分子材料的柔韧性和金属材料的导电性，适用于对耐腐蚀性能要求极高，不适合使用金属材料做接地导体的场所，如石油、石化等存在强酸碱腐蚀或阴极保护电流的场所的使用环境。
4、接地模块:
   以材料结构尺寸小于30nm的碳纤维为主材料和金属极芯压接而成，利用碳元素的稳定性和超强的耐酸碱能力，对酸碱化工及石油化工等不适合使用金属材料做接地导体的场所提供接地保护。凯威电气生产的接地模块PTD-3在接地行业有大量应用案例。
三、相关接地行业前景链接：接地网状态检测与评估预警系统

    接地网状态检测与评估预警系统，是用于替代传统的接地网检测手段的一套智能化系统。其使用状态传感器、恒电位检测模块、滤波器、A/D转换模块、D/A转换模块、单片机应用模块、人机对话等模块构成。充分考虑接地网所处土壤与电磁环境的特点，以在线模式对接地网的腐蚀速率、腐蚀深度及其电气性能进行监测，对接地网的安全性能进行实时评估，可迅速、及时发现接地系统故障并发出警报，有效避免因检测周期过长，检测方式不正确等因素造成的重大电力系统接地事故。
（1）测量并收集接地网现场土壤特性、电场特性、结构特性等资料，建立接地模型数据采集数据库；
（2）依据统计学原理对数据库资料进行处理，建立数学计算模型，编制数据计算及数据处理软件。
（3）开发出智能接地监测系统专用：状态传感器、恒电位检测模块、滤波模块、单片机应用模块、人机对话等模块等硬件模块。
（4）开发并试验出专用A/D转换模块、D/A转换模块，实现硬件载体于软件平台的数据兼容与数据转换。
（5）以专有脉冲式检测信号发射仪器、状态传感器为信号源，以恒电位检测模块、各种接口模块、数据存储与处理模块、数据显示设备、应急预案处理计算机为硬件支撑，以PLC工业控制计算机及固化式编程软件和人机界面软件为软体支撑，实现接地网动态数据采集手段对接地网工频接地电阻、腐蚀电位及腐蚀状况、热稳定性能、跨步电压和接触电势进行在线式监测。
（6）现场对接地网所处土壤与电磁环境、接地网的腐蚀速率、腐蚀深度及其电气性能等进行现场监测，记录并收集接地网腐蚀状态与电气性能等历史状态和数据，做以改进。
参考文献：
1.《交流电气装置的接地设计规范》GB/T50065-2011
2.《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-2006
3.《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010、
4.国家建筑标准设计图集D501-1~4《防雷与接地安装》
5.河南凯威电气设备有限公司内部技术标准《接地产品及接地装置施工技术》QB/KW-2011D2