石墨防雷接地体与同类产品比较.docx
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石墨防雷接地体与同类产品比较.docx
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石墨防雷接地体与同类产品比较
石墨防雷接地体与同类产品比较
YTJD石墨防雷接地体
与同类产品对比分析
概述
目前我国防雷接地体分为金属与非金属两类。
金属防雷接地体历史悠久,应用广泛,使用量最大的是镀锌钢铁制品,其次是应用量较少的镀铜、纯铜、合金制品;非金属接地体主要是降阻模块类产品。
目前我国在用钢铁防雷接地体约一亿基,每年因腐蚀、生锈导致失效报废的约4000万基,更新这些失效接地体需要费用600多亿元,征用土地18万亩,少产粮食1.08亿斤;消耗镀锌钢材75万吨,盐酸、硝酸类金属钝化液4.5万吨,液化气22.5万立方米,电37.5万度;排放有毒废液、废气3万吨。
我国每年因接地体不合格导致接地电阻升高造成的雷电事故数万起,直接和间接经济损失巨大,影响了国民经济建设和社会发展。
随着社会发展需要,接地极产品种类的增多与技术改进,金属防雷接地体与降阻模块产品逐渐暴露出的缺陷,表明其已经渐渐不能适应现代社会对接地体越来越高的要求。
为顺应社会发展需要,我公司根据多年的研究经验,选择导电性强、化学稳定性优良的高碳石墨为原材料研制出YTJD系列石墨防雷接地体。
本产品呈惰性,在常温条件下不受强酸、强碱、有机溶剂及电偶腐蚀,不生锈,电阻稳定,易加工成型,使用寿命长,且免维护更新,安全可靠。
可广泛应用于酸性、碱性土壤和高电阻、低电阻土壤以及海滩、湿地、热带地区、寒冷地区,不受环境气候条件的限制,且制造过程节能减排,使用该产品更环保,节约材料、经费、土地。
对比
YTJD石墨防雷接地体与金属产品(以铜包钢为例)相比较,两类产品刚开始都能够达到降阻效果。
但是,随着时间的推移,金属产品会逐渐发生锈蚀,锈蚀出现后,由于电偶腐蚀的作用会加剧腐蚀,导致接地电阻升高而易发生事故。
以铜包钢接地棒为例,性能特点对比如下:
(一)、铜包钢接地棒:
(二)、石墨防雷接地体:
1、制造耗能高,重金属污染环境严重,温室气体排放量大;1、制造过程节能减排,无污染;
2、使用中不耐腐蚀、易生锈,导致接地电阻不稳定;2、不生锈,电阻稳定,使用寿命长;
3、使用中出现锈蚀后,有电偶腐蚀,腐蚀速度加快;3、呈惰性,常温条件下不受强酸、强碱和有机溶剂及电偶腐蚀;
4、使用寿命短(5-6年),锈蚀后污染环境及地下水;4、使用寿命长,应用范围广泛,使用不受环境气候条件的限制;
5、检修维护困难,更新改造工程频繁、费用大、浪费材料和土地;5、免维护、更新,节约材料、经费、土地;
6、高山、丘陵等高地势,施工时须地下打垂直孔,施工难度大;6、易加工成型,现场搭接施工方便,产品无需钝化和防腐工艺;
7、施工时须焊接、增加施工难度,同时焊点易腐蚀、断裂;7、施工无需电气焊,降低施工费用、省工、省时;
8、产品由于回收价值高,容易被盗。
8、该品无回收利用价值,从根本上解决被盗问题。
非金属制品常见的为降阻模块产品。
其内置镀锌接地扁钢(钢管、圆钢、角钢),将其与被保护的地线焊接,因而金属接地体与大地的有效接触面积大大增加,通过潮性作用达到降阻效果。
性能特点对比如下:
(一)、接地模块制品:
(二)、石墨防雷接地体:
1、运输、安装过程易碎裂,贮存条件要求高;1、缆状,易加工成型,运输、安装方便,无须特殊环境贮存;
2、重量、体积大,山区、丘陵地区搬运困难,费工,费时;2、质量轻,可弯曲,施工简便,省工省时;
3、垂直埋设,须机械设备,占用农田多,施工费用大、周期长;3、无须大型机械设备,占用农田少,减少施工费用、周期;
4、安装时需电气焊,施工不便;4、无需电气焊,施工便捷;
5、焊点易锈蚀、断裂,导致接地电阻升高,使用寿命短;5、采用搭接法,无焊点,耐腐蚀,使用寿命长;
6、适用于土质较松散或湿度高的土壤;6、适用于各种土壤环境;
7、在酸碱盐土壤中,锈蚀极快,极易报废;7、在酸碱盐性土壤中,不受腐蚀,长效;
8、产品与金属接地体连接,金属体有回收价值,易被盗。
8、产品无回收利用价值,从根本上解决被盗问题。
分析
一、施工工艺
(一)、石墨防雷接地体施工工艺:
1、挖设接地体沟:
一般深度为60cm,宽度40cm;
2、敷设:
将石墨接地体沿沟敷设;
3、连接:
连接时采用搭接法,采用专用石墨线搭接,无需电气焊;
4、埋设:
用细湿土分层夯实。
(二)、圆钢接地体施工工艺:
1、挖设接地体沟:
一般深度为:
60cm,宽度:
上部60cm,下部40cm;
2、敷设:
将圆钢沿沟敷设,弯折处角度须>90°;
3、连接:
采用焊接,联接长度>80mm;
4、防腐:
焊接完毕后,焊接处用银粉漆涂刷焊点;
5、埋设:
回填泥土,压实。
(三)、铜包钢接地棒施工工艺:
1、挖开水平连接沟槽:
一般深度须大于60cm,宽度40cm;
2、安装:
采用冲力钻,如果是多根组合型接地棒,需加大深度,可能遇岩石层或采用钻孔植入的方法;
3、连接方式:
大型接地网一般采用热焊接的方法,接地棒与接地网线采用化学焊剂焊接;
4、埋设:
回填土,将沟或孔填埋。
(四)、接地模块施工工艺:
1、模块检查:
表面是否平整、光滑,是否掉角、缺损、裂痕;
2、基坑开挖:
避免在斜坡上,每侧垫腐蚀土,寒冷地区位于冻土层以下;
3、与接地体连接:
采用焊接,雨雪天气禁止露天焊接,焊件表面潮湿或有冰雪须清除干燥;
4、防腐:
焊接处涂刷防腐漆;
5、埋设:
回填细土,用泥浆灌注密实,填土厚度不得小于50mm,周围须洒水使模块与土壤保持湿润。
二、土质因素
(一)、农田
一般农田土壤电阻率较低,土质松散,杆塔多分布于农田内。
使用金属接地体时,须使用电气焊,设备及机械进入农田对农田破坏较大,增加占地费用。
由于农田中农药、化肥的使用量较大,导致土壤腐蚀性极强,金属接地体埋设后,腐蚀速度极快,尤其是焊点,会形成电偶腐蚀,加剧了金属的锈蚀,导致接地极寿命严重缩短、接地电阻升高,极易发生跳闸等事故。
石墨防雷接地体,化学性能稳定,在常温条件下不受强酸、强碱、有机溶剂及电偶腐蚀,且施工时对农田破坏小,减少征地费用,降低了工程成本。
(2)、丘陵、山地
丘陵、山地一般地势偏高,土壤电阻率较高,接地体用量较平原、农田大。
使用金属接地体可能无法达到降阻效果,须辅助以垂直接地体、降阻模块或使用降阻剂来达到降阻效果。
使用垂直接地体、降阻模块施工时须下打垂直孔或挖基坑,而且施工过程中连接采用焊接,需要机械设备及电气焊来完成,设备及材料运输难度大,费工费时。
使用石墨防雷接地体,由于产品质量轻,山区施工运输轻便,且施工无须电气焊及机械设备,解决了施工过程中设备上山难和产品携带不方便的问题,降低了施工成本,减少了施工周期。
(3)、酸、碱、盐性土壤
特殊地区的土壤会由于腐蚀性离子的作用,而使土壤呈现极强的腐蚀性,土壤性质表现为酸、碱、盐性土壤。
金属类接地体在此类土壤中会加速腐蚀,而致使更新改造工程频繁,耗费大量人力、物力。
因此,在这类土壤中,石墨防雷接地体以其稳定的化学性能,耐腐蚀、不受强酸、强碱和有机溶剂及电偶腐蚀的特性更加适用,可大量减少更新、改造工程带来的费用。
(4)、城市
城市内部多数为混凝土浇筑路面,路旁为绿化带与居民生活区,城市内杆塔常位于绿化带内,路面坚硬。
使用金属接地体时,首先,要大面积破坏绿化及路面,完工后恢复,增加了施工成本;其次,施工需要使用电气焊设备,影响交通且对周围行人车辆有极大的安全隐患;第三,绿化带内经常施肥、洒水,对金属接地体腐蚀严重。
石墨防雷接地体,由于接地体呈缆状,可随地形弯曲及辐射,因此,可在绿化带内挖设接地体沟,无须电气焊,减少施工难度及安全隐患,对环境及绿化带破坏小,省工省时。
三、效果
(一)、金属类接地极因纯铜、合金材质的接地极造价较高,据有较高回收价值,在运行过程中难免出现失盗现象,所以不经常使用。
被广泛推广应用的是镀锌钢铁类制品。
镀锌钢铁接地极材料多为扁钢、角钢及圆钢,其中角钢塔接地极主要为Φ12圆钢,水平敷设;钢管杆接地极主要为75×5角钢,垂直敷设。
镀锌钢铁类接地极优点是导电性优良、材料价格低廉、施工运行经验丰富。
缺点是运输、施工不便,不耐腐蚀,易生锈、使接地电阻升高导致雷电事故,且钢铁制品的生产及镀锌过程耗能高。
经调查镀锌钢铁接地极在无腐蚀地段使用寿命约为7~10年,在有腐蚀地段使用寿命迅速下降为3~5年。
(2)、接地模块是用低阻材料经几十吨机械压力成型的接地产品,它的特点是致密度高,低阻防腐,是降阻剂的延伸产品,产品不需要在现场用水调和浇灌,完全可以替代现场浇灌降阻剂的作用。
但是,模块极芯相互并联或与地线连接时,必须焊接,出现焊点就会出现腐蚀,而且由于模块的吸湿性,更加加快了焊点金属的锈蚀,一旦焊点锈蚀断裂,模块就报废在土壤中,失去了原有的降阻作用,接地电阻升高,发生雷电事故,且模块的价格较高,造成了很大的浪费。
(三)、石墨防雷接地体是一种新型接地极,是以高碳石墨为原材料制作的新型缆状接地体,属于一种新型非金属导电材料体。
由于石墨的分子特性,石墨具有优良的化学稳定性及导电性。
石墨防雷接地体呈化学惰性,在常温条件下不受强酸、强碱和有机溶剂及电偶腐蚀,导电率优良,使用寿命更长,而高碳石墨具有吸湿特性,使得接地体周围水分增大,而增加了接地体的降阻效果,由于石墨具有不腐蚀的特性,不会对周围的环境造成污染。
产品易加工成型,无需钝化和防腐工艺,安全可靠,可广泛在酸性、碱性土壤以及海滩、湿地、热带地区、寒冷地区使用。
该品无回收利用价值,可有效解决目前我国金属防雷接地极体易被盗的问题。
案例
110kV央蔡盐线位于山东省半岛北部沿海盐碱地区,以前接地材料主要采用圆钢、锌包钢类制品,运行2-3年后挖检,发现接地体锈蚀严重,表面镀锌层全无,金属材料局部变脆、起层,表面出现大量腐蚀坑,甚至发生断裂,严重威胁着输电线路的安全运行。
为解决上述问题,同时突出YTJD石墨防雷接地体的耐腐蚀特性,公司2011年为央蔡盐线全线34基铁塔更换YTJDB型石墨防雷接地体,同时于部分铁塔中作了对比试验。
将Ф12圆钢与YTJDB型石墨防雷接地体同时埋设于同一基杆塔上,经过每年挖检并进行记录。
右图为YTJDB型石墨防雷接地体与圆钢接地材料在110kV央蔡盐线21#(盐碱地)2013年挖检进行的耐腐蚀对比。
试验结论:
圆钢在最初埋设时接地电阻低,但随着时间的推移,逐年腐蚀加剧,接地电阻增大,从第3年开始已经不符合国家对接地电阻的要求;而YTJDB型石墨防雷接地体在埋设的3年中并未发生腐蚀现象,且接地电阻稳定。
圆钢与石墨防雷接地体对比试验图
成本及效益
线路杆塔接地体不同材料性价比表
土壤电阻率:
300Ω·m
品名
规格
单位
数量
单价
(元/m)
材料费(元)
施工费(元)
征地青苗费(元)
一次施工造价(元)
30年需改造次数
30年总投资(元)
总质量(kg)
其他
镀锌扁钢
4*40
m
80
14
1120
1600
1000
3720
3~4
1
11160~14880
104.48
须焊接
圆钢
Φ16
m
100
8
800
2000
1250
4050
3~4
1
12150~16200
158
须焊接
铜包钢
Φ16
m
80
80
6400
3000
1000
10400
2~3
2
20800~31200
128
须焊接
石墨防雷接地体
YTJD
Φ20
m
48
150
7200
500
600
8300
无需改造
5
8300
11.76
搭接
土壤电阻率:
2000~2500Ω·m
品名
规格
单位
数量
单价
(元/m)
材料费(元)
施工费(元)
征地青苗费(元)
一次施工造价(元)
30年需改造次数
30年总投资(元)
总质量(kg)
其他
镀锌圆钢+降阻模块
Φ12
m
248
6
1488
6500
2000
13988
3
41964
618
工期长
须焊接
800*300*60
块
20
200
4000
石墨防雷
接地体
YTJD
Φ20
m
116
150
16500
1200
800
18500
无需改造
18500
27.26
搭接
注:
1:
表中施工费只含接地体安装过程中挖沟、埋设、焊接费用,不含材料运输费用,一些山区较重材料的运输可能产生较大费用。
2:
通过大量运行试验证明:
部分土壤电阻率较低或腐蚀性较大的地区,普通碳钢接地装置运行5年后,接地电阻不合格,圆钢直径由原来的16变为8,
圆钢变脆、起层、焊点锈断等情况,如不及时检修,就会落雷。
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