新型接地新材料的應(yīng)用介紹_secret

1、新型的接地材料-納米碳復(fù)合型防腐接地裝置 摘要：本人首次在*石化乙烯裝置使用納米碳接地材料，結(jié)合其原理、特點(diǎn)、與傳統(tǒng)接地材料的對(duì)比及實(shí)際使用、檢測(cè)的效果，分析納米碳在接地材料選擇上的優(yōu)越性。關(guān)鍵詞：納米碳、原理、特點(diǎn)、對(duì)比、質(zhì)量控制一、前言：接地裝置一般由接地線（鍍鋅扁鋼、鍍鋅圓鋼、銅包鋼）、接地體（接地極、深井接地極）組成。近年來，我國(guó)因接地網(wǎng)腐蝕引發(fā)了多起重大電力運(yùn)行事故。為解決接地網(wǎng)的腐蝕問題，隨著接地技術(shù)的不斷完善，一種新型的防雷接地材料-納米碳復(fù)合型防腐接地裝置應(yīng)運(yùn)而生。此種接地材料越來越廣泛地應(yīng)用在諸多接地及防雷系統(tǒng)中。本人在*石化煉化一體化80萬噸/年乙烯裝置首次使用此種接地材料

2、，從使用的效果來看，此材料遠(yuǎn)超于傳統(tǒng)的接地材料（鍍鋅扁鋼、鍍鋅圓鋼、銅包鋼等）。本人認(rèn)為此種接地材料是今后接地材料選擇的一種革新。二、納米碳防腐接地扁鋼的原理、特點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)：以鍍鋅扁鋼為主材，通過特殊工藝，將納米碳涂料均勻覆蓋在鍍鋅扁鋼上，形成雙導(dǎo)電的復(fù)合材料。2、納米碳導(dǎo)電涂料原理：它是在鎳粉和石墨粉防腐導(dǎo)電涂料在接地網(wǎng)腐蝕應(yīng)用的基礎(chǔ)上研制的新一代防腐導(dǎo)電涂料。以納米碳作為導(dǎo)電添加劑，比石墨粉和鎳粉防腐涂料有更強(qiáng)的導(dǎo)電性和防腐性，是一種簡(jiǎn)單、高效、價(jià)優(yōu)的防雷接地產(chǎn)品。它利用納米碳的高導(dǎo)電率和環(huán)氧樹脂優(yōu)異的結(jié)合力和防腐蝕率從而保證接地網(wǎng)穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。3、特點(diǎn)：具有優(yōu)良導(dǎo)電性、耐腐蝕性、耐

3、沖擊性和熱穩(wěn)定行等。4、主要技術(shù)參數(shù)：固含量40%干燥時(shí)間表干2-3h;實(shí)干24h耐沖擊強(qiáng)度144cm室溫下電阻率 0.5.M附著力 1級(jí)耐鹽堿性 在10%NaOH溶液中浸泡1000小時(shí)不起泡、不生銹；在10%NaCI溶液中浸泡1000小時(shí)不起泡、不生銹；在10%HC1溶液中浸泡1000小時(shí)不起泡、不生銹、無溶脹、不脫落電阻率10-3.CM涂層厚度 平均0.07mm大電流沖擊(30KA/2S)涂層無灼傷、剝離現(xiàn)象外觀 光滑，沒有分層、脫落、龜裂、擦傷、皺紋、橘皮等現(xiàn)象。 納米碳接地扁鋼三、納米碳接地模塊原理、特點(diǎn)：1、原理：納米碳接地模塊是一種內(nèi)防腐外降阻的復(fù)合接地體，內(nèi)經(jīng)防腐處理的金屬支架為

4、電極芯，以高導(dǎo)電石墨粉和含電解質(zhì)導(dǎo)電物的硅酸鹽為主要原料，經(jīng)高壓壓制成型，最后經(jīng)陳化處理的無機(jī)接地體。2、特點(diǎn)：金屬電極與高硅酸鹽形成高致密層，可防止包括海水在內(nèi)的一切腐蝕介質(zhì)的侵蝕。納米碳接地模塊內(nèi)置鍍鋅圓鋼或角鋼，將其與被保護(hù)的地線連接時(shí)，金屬接地體與大地有效接觸面積大大增加。由于接地模塊具有吸濕、保濕和穩(wěn)定的導(dǎo)電性，因此金屬接地體與大地的接地電阻將大大減少，從而充分發(fā)揮接地模塊的降阻作用。具有物理降阻劑同等降阻效果，施工較為簡(jiǎn)便。3、主要技術(shù)參數(shù)電阻率實(shí)驗(yàn) 0.1.M沖擊電流耐受實(shí)驗(yàn) R%10%工頻電流耐受實(shí)驗(yàn) R%10%酸堿度測(cè)量實(shí)驗(yàn)PH=8-12模塊內(nèi)金屬接地體腐蝕實(shí)驗(yàn) 平均腐蝕率0

5、.3mm/年物理性參考實(shí)驗(yàn)：失水實(shí)驗(yàn) 0.1.M 冷熱循環(huán)實(shí)驗(yàn) 0.1.M 水浸泡實(shí)驗(yàn) 0.1.M接地模塊外觀電極芯模塊本體（石墨粉和硅酸鹽）4、施工工藝：4.1、垂直接地體的埋設(shè)深度其頂部不應(yīng)小于0.8m.4.2、接地體埋設(shè)位置距建筑不宜小于1.5m，遇到垃圾灰渣等埋設(shè)接地體時(shí)，應(yīng)埋設(shè)細(xì)土，并分層夯實(shí)。 4.3、按設(shè)計(jì)要求，納米碳扁鋼間、納米碳扁鋼與接地模塊間采用焊接方式連接，焊接處焊縫應(yīng)飽滿并有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，不得有雜渣、咬肉、裂紋、虛焊、氣孔等缺陷，焊接處的藥皮敲凈并處理干凈后，刷防腐專用涂料做防腐處理。 4.4、用土填滿、搗實(shí)，使接地體與土壤緊密接觸。4.5、連接完畢后，應(yīng)及時(shí)請(qǐng)質(zhì)檢部

6、門進(jìn)行隱蔽前檢查（材質(zhì)、安裝位置、焊接質(zhì)量、材料規(guī)格型號(hào)等），均應(yīng)符合設(shè)計(jì)及施工驗(yàn)收規(guī)范要求，檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行回填，并在隱蔽記錄上記錄接地電阻搖測(cè)數(shù)值。 四、深井接地極的原理及特點(diǎn)：1、工作原理:深井接地極是一種最簡(jiǎn)單的長(zhǎng)垂直接地極，是短垂直接地極在長(zhǎng)度方面的一種延伸。它是利用焦炭體把接地極電流直接引入到地下深層導(dǎo)電層，避免接地電流在地表面擴(kuò)散。2、特點(diǎn)：深井接地極主要利用下列因素提高接地電阻的降低效率： 2.1、增加接地極的長(zhǎng)度； 2.2、利用電阻率較低的深層土壤，降低土壤的平均視在電阻率； 2.3、在接地極周圍形成低電阻率材料填充區(qū)，相當(dāng)于增大了接地極的等效直徑。3、作法：深井接地極一般

7、安裝在較深的井內(nèi)（地表層10米以下），其含一井體，井口上方即是接地干線，該井體內(nèi)部設(shè)置有接地極本體，該接地極本體由接地極管體和接地引線組成；該接地極管體的內(nèi)部填充滿防腐劑和降阻劑，它的直徑小于井體的直徑，高度遠(yuǎn)小于井體的高度；接地極管體設(shè)置于井體下方，并且其中一端與井底壁接觸，另一端與接地引線一端相連；接地引線另一端則與井口上方的接地干線相連；在井體的空間里填充滿了降阻劑。 深井接地極的安裝示意圖4、適用范圍：深井接地極形成前后并不改變深井以外土壤的結(jié)構(gòu)、電阻率和地下水分布。也就是說，深井接地極對(duì)土壤的類型、地下水含量沒有特殊要求，當(dāng)位置選定后它的接地電阻取決于接地極的規(guī)格和土壤的電阻率。顯而

8、易見，當(dāng)深井接地極用于上層土壤的電阻率很大、土層厚度小于接地極長(zhǎng)度、下層土壤的電阻率很小的地區(qū)時(shí)，它的降低接地電阻的效果很明顯。然而，深井接地極在上層土壤的厚度小于接地極長(zhǎng)度、下層土壤的電阻率較上層高的地區(qū)使用時(shí)，它的降低接地電阻的效果較差。因此，從降低接地電阻的效果的角度來說，深井接地極適用于土壤均勻的地區(qū)，或上層土壤厚度小而且下層土壤電阻率很小的土壤結(jié)構(gòu)分層的地區(qū)；它不適用于上層土壤厚度小于接地極長(zhǎng)度、下層土壤電阻率高的地區(qū)。五、納米碳接地裝置與傳統(tǒng)的接地裝置對(duì)比：1、納米碳防腐接地扁鋼優(yōu)缺點(diǎn)：1.1、納米碳接地扁鋼以鍍鋅扁鋼為主材，具有鋼的高強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，鋅具有陰極保護(hù)功能，其機(jī)械強(qiáng)度

9、與鍍鋅扁鋼相同。1.2、耐腐蝕性強(qiáng)：鍍鋅接地材料由于鍍鋅層的厚度問題，使用年限較短。納米碳接地材料對(duì)于酸性環(huán)境而言，納米碳接地扁鋼以脂環(huán)胺為固化劑，利于涂層耐酸性的提高。對(duì)于堿性介質(zhì)而言，由于樹脂的固化是經(jīng)過縮合、閉環(huán)等化學(xué)反應(yīng)，使熱固性樹脂發(fā)生不可逆的變化過程，因此，納米碳接地扁鋼其耐堿性能更為優(yōu)越。有效的防止了各種化學(xué)腐蝕，大大的延長(zhǎng)接地網(wǎng)的使用壽命。納米碳接地裝置直接與土壤接觸的部分是納米碳涂層，因此有效的防止了對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的重金屬污染。1.3、納米碳作為覆層材料，其導(dǎo)電性是鋼的5倍以上，導(dǎo)電性能更優(yōu)越。通過納米碳的高導(dǎo)電率，保證接地裝置高效的導(dǎo)電性能。納米碳涂料的電阻率僅為土壤電阻率

10、的百萬分之一。作為金屬接地體與土壤的中間層，納米碳導(dǎo)電防腐涂料電阻率接近一般金屬，導(dǎo)電性能優(yōu)良。1.4、優(yōu)良的表面結(jié)合性能：納米碳防腐涂料的分子結(jié)構(gòu)中有環(huán)氧基、羥基和醚基，故有高度的極性，所以粘合力特別強(qiáng)，這是環(huán)氧樹脂作為涂料的最優(yōu)良性能。1.5、使用壽命長(zhǎng)，經(jīng)理化和老化試驗(yàn)，納米碳涂料使用壽命在50年以上。傳統(tǒng)的接地扁鋼一般使用壽命為10-15年，特別是在高阻土壤地區(qū)、高酸堿鹽地區(qū)或較潮濕的土壤中使用壽命會(huì)更短。1.6、適用范圍廣，廣泛應(yīng)用于各種工作接地和保護(hù)接地工程。如：配電系統(tǒng)：發(fā)電廠、變電站、輸電線路等接地工程通信系統(tǒng)：各種通信基站、塔、程控交換機(jī)機(jī)房及有線電視網(wǎng)絡(luò)等接地工程建筑系統(tǒng)：

11、各種賓館、飯店、高層建筑等防雷接地工程醫(yī)療考研：各種精密醫(yī)療設(shè)備及科研儀器的工作接地軍用設(shè)施：軍用通信、雷達(dá)等設(shè)施的接地工程其它行業(yè)的工作接地及易燃易爆場(chǎng)所的接地工程等。1.7、施工簡(jiǎn)便，無須特殊的工機(jī)具及材料，只需合格的焊工即可。與鍍鋅扁鋼、鍍鋅圓鋼的施工工藝相同。但與銅包鋼接地線的施工工藝不同，銅包鋼施工需要與接地線相對(duì)應(yīng)的模具、焊藥等，并需專門培訓(xùn)才能上崗操作，并施工過程中具有一定的危險(xiǎn)性（火焰灼傷、燙傷等）。1.8、檢查實(shí)例：1）、使用納米碳扁鋼與傳統(tǒng)鍍鋅扁鋼在同樣地質(zhì)及同樣長(zhǎng)度的接地電阻測(cè)試，低于傳統(tǒng)鍍鋅扁鋼接地電阻值1/3以上（如乙烯塔、丙烯塔做的臨時(shí)鍍鋅扁鋼接地裝置接地電阻實(shí)測(cè)值

12、為1.1；納米碳接地裝置接地電阻實(shí)測(cè)值為0.26）。2）、在乙烯裝置第一批使用納米碳接地裝置的時(shí)間是2010年10月，近期將此批接地裝置部分挖出進(jìn)行檢查，其外觀無明顯腐蝕跡象、涂層無脫落起泡現(xiàn)象、無扭曲變形現(xiàn)象，并與未安裝的材料進(jìn)行比對(duì)，其外觀完全一致。2011年12月對(duì)乙烯各裝置接地網(wǎng)進(jìn)行報(bào)驗(yàn)，最大接地電阻值為0.4，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求值4的標(biāo)準(zhǔn)。1.9、*石化乙烯裝置土質(zhì)為輕亞粘土和沙卵石層，地表3米以下為水層，地面環(huán)境常年濕潤(rùn)、地下潮濕，此地質(zhì)要求接地線的機(jī)械強(qiáng)度、耐防腐性能及導(dǎo)電性能更高。選用納米碳防腐扁鋼較為理想。1.10、缺點(diǎn)：成本投入較高，高于鍍鋅扁鋼4倍以上，但低于銅包鋼。由于銅

13、包鋼（每根鋼絲外裹銅層的鋼絲絞線）接地線具有較強(qiáng)的鋼絲的柔韌性及銅的良好的導(dǎo)電性等優(yōu)點(diǎn)，適用于高阻土壤地區(qū)及土質(zhì)有沉降的地區(qū)，如神華寧煤項(xiàng)目，使用銅包鋼作為接地線，其土質(zhì)為濕陷性黃土具有沉降性，所以選用具有柔性的線性接地線，但由于其生產(chǎn)工藝的原因，在使用一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)其防腐蝕性能太差并沒有被監(jiān)理、業(yè)主認(rèn)可。銅包鋼接地材料還由于價(jià)格高、施工工藝較復(fù)雜等因素，并沒有廣泛應(yīng)用于接地、避雷系統(tǒng)中。2、納米碳接地模塊的優(yōu)缺點(diǎn)：2.1、納米碳接地模塊采用化學(xué)穩(wěn)定非金屬導(dǎo)體材料作為模塊的導(dǎo)電介質(zhì)，其導(dǎo)電性不受季節(jié)影響。2.2、其具有吸潮、保潮、保持與土壤有效接觸。接地電阻值低于傳統(tǒng)的接地極（鍍鋅角鋼、鋼管）

14、。2.3、在高土壤電阻率地區(qū)，能有效降低接地網(wǎng)的接地電阻。2.4、耐大工頻和沖擊電流沖擊，電阻穩(wěn)定。2.5、耐腐蝕、無毒、使用壽命長(zhǎng)、安裝簡(jiǎn)單。2.6、與傳統(tǒng)的接地極安裝方法不同：傳統(tǒng)的接地極（鍍鋅角鋼、鋼管、銅包鋼棒等）在接地極坑挖到一定程度時(shí)，可以使用硬物敲擊，納米碳接地模塊不能使用硬物敲擊，如使用很可能破壞電極芯及四周的石墨粉和硅酸鹽覆合物，破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響導(dǎo)電效果。所以必須將接地極坑全部挖到需要的深度，將垂直模塊放入，四周回填細(xì)土或降阻劑，保證接地效果。2.7、缺點(diǎn)：價(jià)格高、體積大、重量重、安裝時(shí)不能用硬物敲擊，儲(chǔ)存應(yīng)水平放置在不受外力的環(huán)境中，搬運(yùn)及安裝時(shí)輕拿輕放。六、質(zhì)量檢查及控

15、制：1、接地溝的開挖應(yīng)平整，溝內(nèi)無雜物，避免納米碳扁鋼的納米碳涂層被破壞及受到不必要的機(jī)械應(yīng)力。2、納米碳防腐扁鋼與傳統(tǒng)使用的鍍鋅扁鋼、圓鋼安裝方法及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)一致。依據(jù)國(guó)標(biāo)電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50169-2006之規(guī)定，扁鋼與扁鋼焊接長(zhǎng)度為扁鋼寬度的6倍；扁鋼與圓鋼間的焊接長(zhǎng)度為圓鋼直徑的6倍；扁鋼與接地模塊焊接時(shí)，因模塊的電極芯已引出，引出線與扁鋼焊接，焊接長(zhǎng)度為電極芯直徑的6倍。所有焊接面（至少三面焊接）需去除焊渣后，焊接無夾渣、咬肉等缺陷。在焊接部位外側(cè)100mm范圍內(nèi)涂抹納米碳防腐涂料。3、納米碳接地線敷設(shè)完畢上下各鋪設(shè)100mm的細(xì)土，保證接地線與大地良好的接觸，同時(shí)也保證良好的導(dǎo)電性能?；靥钔翍?yīng)無雜物，并分層夯實(shí)。4、接地模塊安裝時(shí)，要輕拿輕放垂直安裝，模塊坑應(yīng)大于模塊直徑，深度與模塊長(zhǎng)度一致，四周鋪設(shè)細(xì)土并夯實(shí)，回填土應(yīng)無雜物碎石等。5、在深井接地極四周，配置降阻劑，降阻劑的配比按照生產(chǎn)廠家技術(shù)文件執(zhí)行。降阻劑配置完畢回填土使用細(xì)土。深井接地極上方按照設(shè)計(jì)說明配置接地觀測(cè)井，在今后的維護(hù)、檢查中，可以隨時(shí)對(duì)深井接地極進(jìn)