李春和劉靖波張 鷗劉金源(遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 0000；國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 0000）

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新型導(dǎo)電聚合物應(yīng)用研究

李春和1劉靖波1張 鷗1劉金源2
(1遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000；2國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

摘 要：本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，研究了新型導(dǎo)電聚合物金屬?gòu)?fù)合接地材料的電氣性能和耐腐蝕性能，結(jié)果表明，這種材料可以替代現(xiàn)有金屬接地材料，解決接地網(wǎng)的腐蝕問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：接地 腐蝕 導(dǎo)電聚合物

0 引言

接地是為保證電氣、通訊、微電子設(shè)備及設(shè)施、建筑物、構(gòu)筑物及人身安全的重要手段。隨著電力、通訊、微電子以及尖端科學(xué)的不斷發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)于接地裝置和接地系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)要求也越來(lái)越高。特別是為保證現(xiàn)代電力、微電子系統(tǒng)及自動(dòng)化管理系。統(tǒng)，能夠安全可靠的運(yùn)行。傳統(tǒng)的金屬接地在土壤介質(zhì)和入地，電流的作用下會(huì)發(fā)生腐蝕問(wèn)題，導(dǎo)致接地截面積逐漸變小，甚至發(fā)生事故。因此，良好接地性能和耐腐蝕性能顯得尤為重要。

近年來(lái)，由于接地材料腐蝕，致使接地電阻阻值升高，而造成接地裝置的熱穩(wěn)定性能降低，從而引發(fā)的設(shè)備因雷擊而損壞事故也頻頻發(fā)生。

1 概述

鋼和銅等金屬材料作為接地體由于其來(lái)源廣，機(jī)械強(qiáng)度高，施工時(shí)焊接制造方便，因此目前成為接地體網(wǎng)的首選材料。但是金屬與土壤接觸的部分極容易和土壤中的各種離子產(chǎn)生離子交換發(fā)生金屬的腐蝕，造成接地材料提前失效。在地表600mm以下部分，由于土壤中富含氧等去極化成分，這種腐蝕作用更強(qiáng)，由于金屬材料的腐蝕可能致使接地裝置的接地電阻值增高，從而誘發(fā)接地事故。

新型導(dǎo)電聚合物金屬?gòu)?fù)合接地材料采用金屬材料作為增強(qiáng)芯材，將非金屬?gòu)椥泽w導(dǎo)電材料包裹在金屬芯材的外部，利用高導(dǎo)電性的高分子材料將金屬增強(qiáng)線(xiàn)芯與腐蝕介質(zhì)隔絕開(kāi)來(lái)，并進(jìn)一步提高接地材料的接地性能。有效地解決了因接地體腐蝕而引發(fā)的接地裝置接地電阻阻值升高的問(wèn)題。在廉價(jià)導(dǎo)電的金屬絲棒外表面制備一層高彈性聚合物護(hù)套，利用聚合物可以阻擋離子傳輸?shù)奶匦?，使金屬材料與土壤環(huán)境完全隔絕，從而起到保護(hù)金屬材料的作用。而聚合物本身高的彈性使得護(hù)套能夠容易地釋放在制備、施工、服役過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力，使得護(hù)套不易發(fā)生破損與剝離。

本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試與現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)試驗(yàn)，驗(yàn)證這種新型導(dǎo)電聚合物金屬?gòu)?fù)合材料在電力系統(tǒng)作為接地材料中的性能，并分析其在輸變電系統(tǒng)中的適用性。

2 導(dǎo)電聚合物實(shí)驗(yàn)室測(cè)試

參照中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司中華人民共和國(guó)冶金工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)：土工試驗(yàn)規(guī)程（YSJ225-92/YBJ42-92）中的電解失重方法，對(duì)導(dǎo)電聚合物金屬?gòu)?fù)合材料進(jìn)行耐腐蝕性測(cè)試。測(cè)試介質(zhì)采用土壤，土壤采至于沈陽(yáng)市渾南新區(qū)桃仙鎮(zhèn)，原狀土壤取回后經(jīng)過(guò)105℃烘干8小時(shí)，砸碎后過(guò)200目篩子，備用。測(cè)試時(shí)土壤加入蒸餾水至飽和狀態(tài)。測(cè)試結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)24小時(shí)6V電壓電解后，再次稱(chēng)量導(dǎo)電聚合物接地極的重量。計(jì)算平均失重0.03g。失重率＜0.04%?？梢?jiàn)該材料的腐蝕率極低。材料耐腐蝕性能極佳。圖1為導(dǎo)電聚合物金屬?gòu)?fù)合接地材料樣品照片。表1為導(dǎo)電聚合物金屬?gòu)?fù)合接地材料的試驗(yàn)結(jié)果。

圖1 導(dǎo)電聚合物金屬?gòu)?fù)合接地材料腐蝕試樣照片

表1 導(dǎo)電聚合物金屬?gòu)?fù)合接地材料腐蝕試驗(yàn)結(jié)果

依據(jù)GB 21698-2008復(fù)合接地體技術(shù)條件，對(duì)導(dǎo)電聚合物接地極沖擊電流耐受性能和工頻電流耐受性能進(jìn)行了檢測(cè)，經(jīng)施加沖擊電流1kA，20次，相鄰兩次間隔1分鐘；施加工頻電流10A，5次，每次10秒沖擊后，導(dǎo)電聚合物接地電極通過(guò)檢驗(yàn)驗(yàn)證，其電氣性能?chē)?guó)標(biāo)中的要求。圖2為本次電氣試驗(yàn)的樣品照片。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

試驗(yàn)場(chǎng)選擇在盤(pán)錦市郊的一處66kV輸電桿塔塔基下。試驗(yàn)場(chǎng)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境相同。將導(dǎo)電聚合物金屬?gòu)?fù)合接地材料加工成2米長(zhǎng)的接地極。與相同直徑相同長(zhǎng)度的圓鋼和銅絞線(xiàn)接地極同時(shí)埋設(shè)在試驗(yàn)場(chǎng)中，樣品間距0.6米。樣品埋深0.6米。試驗(yàn)場(chǎng)土壤電阻率為20Ωm左右。試驗(yàn)周期為120天。試驗(yàn)從5月份至9月份。環(huán)境溫度變化不大。圖3為試驗(yàn)周期內(nèi)樣品的接地電阻變化。

圖2 導(dǎo)電聚合物金屬?gòu)?fù)合接地材料電氣試樣照片

試驗(yàn)結(jié)果可以看出，導(dǎo)電聚合物金屬?gòu)?fù)合接地極的接地電阻介于鋼接地材料與銅接地材料之間。隨著埋設(shè)周期的進(jìn)行，鍍鋅鋼接地極的接地電阻隨時(shí)間增加較大，可能是由于試驗(yàn)場(chǎng)土壤電阻率低，土壤腐蝕性較強(qiáng)，造成鋼材料腐蝕較快，在材料表面形成導(dǎo)電性差的腐蝕產(chǎn)物。銅材料的接地電阻也隨著埋設(shè)周期接地電阻有所增加，但增加幅度較小。導(dǎo)電聚合物金屬?gòu)?fù)合接地極的接地電阻幾乎不變。由于這種材料具有非常優(yōu)良的耐腐蝕性能。因此，解決了由于材料腐蝕造成的接地性能下降問(wèn)題。

4 結(jié)論

對(duì)導(dǎo)電聚合物金屬?gòu)?fù)合接地材料進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，這種材料具有非常優(yōu)良的電氣性能、接地性能和耐腐蝕性能。由于其低廉的價(jià)格，在未來(lái)可以替代現(xiàn)有接地材料，解決長(zhǎng)期困擾輸變電系統(tǒng)中接地腐蝕問(wèn)題。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果

中圖分類(lèi)號(hào)：TE980.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2016.04.070.02

作者簡(jiǎn)介：李春和（1986-），遼寧本溪人，本科，高級(jí)工程師，主要從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化。

Research to Application of Conductive Polymers

LI Chun-he, LIU Jing-bo, ZHANG Ou, LIU Jin-yuan
(1.Liaoning Electric Power Co., Ltd.Shenyang 110000, China 2.Panjin power company, State grid corporation of China, Shenyang 110000, China)

Abstract：In this paper, electrical and anticorrosion performance of conductive polymer grounding material was studied.The results show that the new grounding materials can replace metals grounding materials using in power supply system.

Keywords:grounding; corrosion; conductive polymers