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    镀铜接地材料与传统镀锌接地材料优势对比

    文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2017/3/8     浏览次数:    

    镀铜接地材料与传统镀锌接地材料优势对比

        当变电站、化工厂、风电场不得不建设在高山,沿海等高腐蚀性的区域,若选用镀锌扁钢作接地材料,地网往往迅速被蚀穿蚀断;因此,设计通常选用铜作接地材料,但是铜不仅是一种重要战略物资,而且我国铜资源储量不足,不宜过多使用,而且容易被偷,危害地网安全。

    安徽郑上万博app最新版公司与您分享镀铜钢接地材料优点:

    1.使用寿命长:镀铜钢接地材料利用表层厚达0.254mm铜层防腐性,同时采用分子间相互渗透电镀工艺,增强了铜层与钢芯之间结合性。和传统材料相比有良好经济性能并满足全寿命设备周期管理,符合新材料新工艺新设备范畴。镀铜钢材料使用寿命传统镀锌钢接地材料寿命310倍。

    2.导电率高:如果以纯铜导电率为100%,则镀铜材料导电率20%~40%,传统镀锌钢材料导电率为8.6%。高频接地或雷击电流作用下,由于电流集肤效应,让镀铜钢接地材料据有接近于纯铜导电性。

    3.安装简便:水平镀铜钢接地体为镀铜单芯固体圆钢,单根长度长,中间连接点少,穿管弯曲方便;垂直镀铜接地材料安装方便快速,免开挖省时省力。通过连接,可实现任意深度并利用地下含水层,降阻效果明显,同时无需额外钻深井,从而减少变电站占地面积。

    4.电镀层附着水平:采用了电镀工艺,电流在各个方向上密度一致,铜层附着均匀一致。

     

     

      安徽郑上万博app最新版公司分享镀铜钢相关标准:

        镀铜钢相关标准

              

    镀铜刚相关标准

    国家标准

    GB50057-2010:镀铜层厚度>0.25mm,镀铜层纯度>99.9%

     

    欧洲标准

    IEC 10234-1

     

    IEC 61364-5

     

    ENV 61024-1

     

    BS 1400

     

    BS 7430:镀铜层厚度>0.25mm,镀铜层纯度>99.9%

    BS 6651

     

    BS EN 50164:镀铜层厚度>0.25mm,镀铜层纯度>99.9%

     

     

    美国标准

    IEEE STD 80:度铜层厚度>0.25mm,镀铜钢绞线导电率必须大于30%40%,放热焊接接头最大允许温度不得小于1084

     

    NFPA 70 (NEC)

    UL 96A

     

    CSA C22.1-94

    NFPA 780

     

    IEEE 837:放热焊接接头必须通过四个实验:大电流冲击试验;电动力实验;持续酸环境腐蚀试验;持续碱环境腐蚀试验,接头最大允许温度不得低于1084

    IEEE 1100

     

    IEEE 142

    UL467:任意一点镀铜层厚度必须大于0.25mm,且铜层厚度均匀一致,最大铜层厚度与最小铜层厚度差不得超过0.05mm

     

       安徽郑上万博app最新版与您分享镀铜钢工艺:

      目前铜钢复合接地材料主要以铜包钢接地棒和铜镀钢接地棒为主,主要采用工艺为铜铸钢法、冷轧包覆法(铜包钢)、电镀法(镀铜钢)。其中铜镀法又分为造价成本较低一般电镀法和造价较高四维连续电镀法。

     

    镀铜钢四大制作工艺对比表如下:

    四维连续电镀法

        工艺要求高、生产成本高、生产设备投资大

    刚性强、易于施工深钻不会断裂、起皱或断开铜层与钢材达到分子型结合铜层均匀,纯度高导电性能良好耐腐蚀性高

        目前国际上最认可制造方法,并有国际上权威UL467标准保证质量,,铜层必须大于0.25mm,以保证30年以上寿命。

    一般电镀法

        资金要求较低,设备简单生产流程一致性较差手工制作,对环境有一定污染。

    不会撕裂,起皱或断开铜层与刚才达到分子型结合电镀效率低,铜层厚不均匀,可能会出现点腐蚀现象铜层较薄,难以承受大型电流耐腐蚀性高

    冷轧包覆法

        工艺简单,投资成本低,钢铜结合力差,铜层易分离非分子型结合在地下环境中易形成电解环境加快腐蚀速度抗腐蚀性较强无相关国际标准。国内有少量应用。由于机械包覆工艺会加速内部钢芯腐蚀,所以国外禁止使用冷轧包覆工艺。

    铜铸钢法

       工艺较复杂,生产难度大,很难控制质量实际操作过程很难掌握,表面铜层分布相当不均匀,难以达到实际应用要从金相学来说,铜与钢之间难以结合,铜附着力差,铜层极度不均匀尽管采用高温溶化,但残留物被煅烧后不可能完全溢出铜面,部分残留在接地棒中,从而产生腐蚀而影响寿命国内有少量采用,国际上没有采用,无相关标准保证质量。

     

    铜覆钢材料综合了两种接地材料的优点,是最适用的新型接地材料,它相比传统的接地材料有以下优势:

            1、耐腐蚀性:接地体的耐腐蚀性直接决定变电站地网的使用年限。接地体的腐蚀主要有面腐蚀和点腐蚀两种表现形式,面腐蚀是指均匀腐蚀,这种腐蚀的跟接地体的材质和土壤腐蚀性能相关,速度比较稳定;点腐蚀主要存在于接头等容易产生电化学腐蚀的部位,点腐蚀的速度是均匀腐蚀速度的4倍~60倍,是威胁接地网安全的主要腐蚀形式。钢材本身的防腐能力很差,钢接地体主要靠外层镀锌进行防护。如果在施工过程中对焊接点等镀层破坏的地方防护不够,极易形成点腐蚀,变电所钢接地网一般十年就需要进行改造更换,很少能稳定工作十五年,即使大幅度的增大接地极截面也没有用,因为点腐蚀的速度过快,很容易蚀穿、蚀断水平地网。铜接地体在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/101/50,铜材被腐蚀后的产物为碱式碳酸铜,会紧紧吸附于铜材表面,阻断腐蚀的进一步进行,还可以保护铜材不会产生点腐蚀。镀层合理时,镀铜钢的耐腐蚀性和铜材相当。铜或镀铜钢接地网可以稳定运行达50年之久。

           2、导电率:地网材料的导电率直接影响变电站地网的工频电阻和冲击电阻。按照国际退火铜标准(IACS)规定的导电率,标准铜的导电率为100%,标准钢仅为10.8%,铜的导电率约是钢的10倍。镀铜钢材料根据镀层厚度不同,导电率约为20%40%,远好于钢质接地材料。在高频雷电流冲击时,由于导体的集肤效应更加明显,镀铜钢接地材料的高频导电特性比钢接地材料优势进一步扩大。

            3、热稳定性:接地材料的截面积主要取决于它的热稳定性。表征材料热稳定性特征的材料的热稳定系数C。铜材的热稳定系数为210,钢材为70,而30%镀铜钢绞线约176。相同短路条件下,钢接地体所需的截面积为铜材的3倍,是30%镀铜钢绞线的2.5倍。

            4、施工难易度:变电站接地设计中,钢接地网一般采用镀锌扁钢作为水平地网材料,镀锌角钢作为垂直地网材料;铜覆钢地网一般采用镀铜钢绞线作为水平地网材料,采用镀铜圆钢作为垂直接地极。镀锌扁钢受镀槽长度限制,每根长度一般不超过6m,变电站的水平地网长度通常在100m300m左右,整个地网敷设时就会产生大量的搭接接头,而镀铜钢绞线每盘线的长度可以达到200m,可大大减小接头数量,不仅减少许多施工量,还可以提高系统可靠性。作为垂直接地极镀铜圆钢接地棒比镀锌角钢更容易打入土壤深处,接地施工也更方便。

             5、焊接可靠性:镀锌扁钢的搭接主要靠电弧焊,接时由于焊点温度高,焊弧直接暴露在空气中,当空气侵入时,液态金属会发生强烈的氧化、氮化反应,还有大量金属蒸发,而且空气中的水分在电弧高温下分解出的氢原子可以溶入液态金属中,导致接头氢脆,塑性和韧度降低,甚至产生裂纹。另外,由于手工焊接时,焊点直接暴露在空气中,焊接后冷却很快,各种冶金反应难以达到平衡状态,焊缝中化学成分不均匀,且熔池中气体、氧化物等来不及浮出,容易形成气孔、夹渣等缺陷,造成虚焊或者焊不透,影响接地体的导电性。同时,电弧焊的质量受焊接工人的技术影响也比较大,不稳定因素较多。镀铜钢材料的搭接主要靠放热焊,放热焊是在焊点周围放入焊药后,利用夹件严密包裹焊点,反应过程中,焊点基本不接触空气。另外放热焊的焊接原理是接利用活性较强的铝把氧化铜还原,快速反应放出大量的热量,融合焊件端部,形成焊点,焊点的结合是一种分子合成,没有接触面、接触电阻和机械应力,不容易松弛和腐蚀;焊点冷却也是在夹件包裹中缓慢冷却,焊点冶金反应比较充分,可靠性更高。

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