湖南防雷石墨烯防雷接地材料與同類產品對比分析

 常見問題解答    |      2018-09-21
目前湖南防雷接地體分為金屬與非金屬兩類。金屬防雷接地體曆史悠久,應用廣泛,使用量最大的是鍍鋅鋼鐵製品,其次是應用量較少的鍍銅、純銅、合金製品;非金屬接地體主要是降阻模塊類產品。目前 我國在用鋼鐵防雷接地體約一億基,每年因腐蝕、生鏽導致失效報廢的約4000萬基,更新這些失效接地體需要費用600多億元,征用土地18萬畝,少產糧食 1.08億斤;消耗鍍鋅鋼材75萬噸,鹽酸、硝酸類金屬鈍化液4.5萬噸,液化氣22.5萬立方米,電37.5萬度;排放有毒廢液、廢氣3萬噸。我國每年 因接地體不合格導致接地電阻升高造成的雷電事故數萬起,直接和間接經濟損失巨大,影響了國民經濟建設和社會發展。隨著社會發展需要,接地極產品種類的增多 與技術改進,金屬防雷接地體與降阻模塊產品逐漸暴露出的缺陷,表明其已經漸漸不能適應現代社會對接地體越來越高的要求。為順應社會發展需要,我公司根據多 年的研究經驗,選擇導電性強、化學穩定性優良的高碳石墨為原材料研製出YTJD係列石墨防雷接地體。本產品呈惰性,在常溫條件下不受強酸、強堿、有機溶劑 及電偶腐蝕,不生鏽,電阻穩定,易加工成型,使用壽命長,且免維護更新,安全可靠。可廣泛應用於酸性、堿性土壤和高電阻、低電阻土壤以及海灘、濕地、熱帶 地區、寒冷地區,不受環境氣候條件的限製,且製造過程節能減排,使用該產品更環保,節約材料、經費、土地。

對比

石墨烯防雷接地材料與金屬產品(以銅包鋼為例)相比較,兩類產品剛開始都能夠達到降阻效果。但是,隨著時間的推移,金屬產品會逐漸發生鏽蝕,鏽蝕出現後,由於電偶腐蝕的作用會加劇腐蝕,導致接地電阻升高而易發生事故。以銅包鋼接地棒為例,性能特點對比如下:

(一)、銅包鋼接地棒:1、製造耗能高,重金屬汙染環境嚴重,溫室氣體排放量大;2、使用中不耐腐蝕、易生鏽,導致接地電阻不穩定;3、使用中出現鏽蝕 後,有電偶腐蝕,腐蝕速度加快;4、使用壽命短(5-6年),鏽蝕後汙染環境及地下水;5、檢修維護困難,更新改造工程頻繁、費用大、浪費材料和土 地;6、高山、丘陵等高地勢,施工時須地下打垂直孔,施工難度大;7、施工時須焊接、增加施工難度,同時焊點易腐蝕、斷裂;8、產品由於回收價值高,容易 被盜。

(二)、石墨防雷接地體: 1、製造過程節能減排,無汙染; 2、不生鏽,電阻穩定,使用壽命長; 3、呈惰性,常溫條件下不受強酸、強堿和有機溶劑及電偶腐蝕; 4、使用壽命長,應用範圍廣泛,使用不受環境氣候條件的限製; 5、免維護、更新,節約材料、經費、土地; 6、易加工成型,現場搭接施工方便,產品無需鈍化和防腐工藝; 7、施工無需電氣焊,降低施工費用、省工、省時; 8、該品無回收利用價值,從根本上解決被盜問題。

非金屬製品常見的為降阻模塊產品。其內置鍍鋅接地扁鋼(鋼管、圓鋼、角鋼),將其與被保護的地線焊接,因而金屬接地體與大地的有效接觸麵積大大增加,通過潮性作用達到降阻效果。性能特點對比如下

(一)、接地模塊製品:1、運輸、安裝過程易碎裂,貯存條件要求高;2、重量、體積大,山區、丘陵地區搬運困難,費工,費時3、垂直埋設,須機械設備,占 用農田多,施工費用大、周期長4、安裝時需電氣焊,施工不便;5、焊點易鏽蝕、斷裂,導致接地電阻升高,使用壽命短;6、適用於土質較鬆散或濕度高的土 壤;8、產品與金屬接地體連接,金屬體有回收價值,易被盜。7、在酸堿鹽土壤中,鏽蝕極快,極易報廢;

(二)、石墨防雷接地體:1、纜狀,易加工成型,運輸、安裝方便,無須特殊環境貯存;2、質量輕,可彎曲,施工簡便,省工省時;3、無須大型機械設備,占用農田少,減少施工費用、周期;4、無需電氣焊,施工便捷; 5、采用搭接法,無焊點,耐腐蝕,使用壽命長; 6、適用於各種土壤環境; 7、在酸堿鹽性土壤中,不受腐蝕,長效; 8、產品無回收利用價值,從根本上解決被盜問題。 

 分析

一、施工工藝

一、施工工藝(一)、石墨防雷接地體施工工藝:1、挖設接地體溝:一般深度為60cm,寬度40cm;2、敷設:將石墨接地體沿溝敷設;3、連接:連接時采用搭接法,采用專用石墨線搭接,無需電氣焊;4、埋設:用細濕土分層夯實。

 (二)、圓鋼接地體施工工藝:1、挖設接地體溝:一般深度為:60cm,寬度:上部60cm,下部60cm;2、敷設:將圓鋼沿溝敷設,彎折 處角度須>90°;3、連接:采用焊接,聯接長度>80mm;4、防腐:焊接完畢後,焊接處用銀粉漆塗刷焊點;5、埋設:回填泥土,壓實。

 (三)、銅包鋼接地棒施工工藝:1、挖開水平連接溝槽:一般深度須大於60cm,寬度40cm;2、安裝:采用衝力鑽,如果是多根組合型接地 棒,需加大深度,可能遇岩石層或采用鑽孔植入的方法;3、連接方式:大型接地網一般采用熱焊接的方法,接地棒與接地網線采用化學焊劑焊接;4、埋設:回填 土,將溝或孔填埋。 (四)、接地模塊施工工藝:1、模塊檢查:表麵是否平整、光滑,是否掉角、缺損、裂痕;2、基坑開挖:避免在斜坡上,每側 墊腐蝕土,寒冷地區位於凍土層以下;3、與接地體連接:采用焊接,雨雪天氣禁止露天焊接,焊件表麵潮濕或有冰雪須清除幹燥;4、防腐:焊接處塗刷防腐 漆;5、埋設:回填細土,用泥漿灌注密實,填土厚度不得小於50mm,周圍須灑水使模塊與土壤保持濕潤。

 二、土質因素

(一)、農田    一般農田土壤電阻率較低,土質鬆散,杆塔多分布於農田內。使用金屬接地體時,須使用電氣焊,設備及機械進入農田對農田破壞較大,增加占地費用。由於農田中 農藥、化肥的使用量較大,導致土壤腐蝕性極強,金屬接地體埋設後,腐蝕速度極快,尤其是焊點,會形成電偶腐蝕,加劇了金屬的鏽蝕,導致接地極壽命嚴重縮 短、接地電阻升高,極易發生跳閘等事故。石墨防雷接地體,化學性能穩定,在常溫條件下不受強酸、強堿、有機溶劑及電偶腐蝕,且施工時對農田破壞小,減少征 地費用,降低了工程成本。

 (二)、丘陵、山地丘陵、山地一般地勢偏高,土壤電阻率較高,接地體用量較平原、農田大。使用金屬接地體可能無法達到降阻效果,須輔助以垂直 接地體、降阻模塊或使用降阻劑來達到降阻效果。使用垂直接地體、降阻模塊施工時須下打垂直孔或挖基坑,而且施工過程中連接采用焊接,需要機械設備及電氣焊 來完成,設備及材料運輸難度大,費工費時。使用石墨防雷接地體,由於產品質量輕,山區施工運輸輕便,且施工無須電氣焊及機械設備,解決了施工過程中設備上 山難和產品攜帶不方便的問題,降低了施工成本,減少了施工周期。 

(三)、酸、堿、鹽性土壤特殊地區的土壤會由於腐蝕性離子的作用,而使土壤呈現極強的腐蝕性,土壤性質表現為酸、堿、鹽性土壤。金屬類接地體在此類土壤中 會加速腐蝕,而致使更新改造工程頻繁,耗費大量人力、物力。因此,在這類土壤中,石墨防雷接地體以其穩定的化學性能,耐腐蝕、不受強酸、強堿和有機溶劑及 電偶腐蝕的特性更加適用,可大量減少更新、改造工程帶來的費用。 (四)、城市城市內部多數為混凝土澆築路麵,路旁為綠化帶與居民生活區,城市 內杆塔常位於綠化帶內,路麵堅硬。使用金屬接地體時,首先,要大麵積破壞綠化及路麵,完工後恢複,增加了施工成本;其次,施工需要使用電氣焊設備,影響交 通且對周圍行人車輛有極大的安全隱患;第三,綠化帶內經常施肥、灑水,對金屬接地體腐蝕嚴重。石墨防雷接地體,由於接地體呈纜狀,可隨地形彎曲及輻射,因 此,可在綠化帶內挖設接地體溝,無須電氣焊,減少施工難度及安全隱患,對環境及綠化帶破壞小,省工省時。      

三、效果

(一)、金屬類接地極因純銅、合金材質的接地極造價較高,據有較高回收價值,在運行過程中難免出現失盜現象,所以不經常使用。被廣泛推廣應用的是鍍鋅鋼鐵 類製品。鍍鋅鋼鐵接地極材料多為扁鋼、角鋼及圓鋼,其中角鋼塔接地極主要為Φ12圓鋼,水平敷設;鋼管杆接地極主要為75×5角鋼,垂直敷設。鍍鋅鋼鐵類 接地極優點是導電性優良、材料價格低廉、施工運行經驗豐富。缺點是運輸、施工不便,不耐腐蝕,易生鏽、使接地電阻升高導致雷電事故,且鋼鐵製品的生產及鍍 鋅過程耗能高。經調查鍍鋅鋼鐵接地極在無腐蝕地段使用壽命約為7~10年,在有腐蝕地段使用壽命迅速下降為3~5年。 

(二)、接地模塊是用低阻材料經幾十噸機械壓力成型的接地產品,它的特點是致密度高,低阻防腐,是降阻劑的延伸產品,產品不需要在現場用水調和澆灌,完全 可以替代現場澆灌降阻劑的作用。但是,模塊極芯相互並聯或與地線連接時,必須焊接,出現焊點就會出現腐蝕,而且由於模塊的吸濕性,更加加快了焊點金屬的鏽 蝕,一旦焊點鏽蝕斷裂,模塊就報廢在土壤中,失去了原有的降阻作用,接地電阻升高,發生雷電事故,且模塊的價格較高,造成了很大的浪費。 

(三)、石墨防雷接地體是一種新型接地極,是以高碳石墨為原材料製作的新型纜狀接地體,屬於一種新型非金屬導電材料體。由於石墨的分子特性,石墨具有優良 的化學穩定性及導電性。石墨防雷接地體呈化學惰性,在常溫條件下不受強酸、強堿和有機溶劑及電偶腐蝕,導電率優良,使用壽命更長,而高碳石墨具有吸濕特 性,使得接地體周圍水分增大,而增加了接地體的降阻效果,由於石墨具有不腐蝕的特性,不會對周圍的環境造成汙染。產品易加工成型,無需鈍化和防腐工藝,安 全可靠,可廣泛在酸性、堿性土壤以及海灘、濕地、熱帶地區、寒冷地區使用。該品無回收利用價值,可有效解決目前我國金屬防雷接地極體易被盜的問題。