鍍銅鋼

鍍銅鋼

鍍銅鋼具體套用:用於設備接地引下線、地網水平接地導體、電纜溝及桿塔水平接地導體,布線整齊方便。

鍍銅鋼是一種複合材料,是通過電鍍工藝將銅金屬均勻的覆蓋在鋼材表面而形成的新型接地材料。

鍍銅鋼接地材料優點

1.使用壽命長:鍍銅鋼接地材料利用表層厚達0.254mm銅層的防腐性,同時採用分子間相互滲透的電鍍工藝,增強了銅層與鋼芯之間的結合性。和傳統材料相比有良好的經濟性能並滿足全壽命設備周期管理,符合新材料新工藝新設備範疇。鍍銅鋼材料的使用壽命是傳統鍍鋅鋼接地材料壽命的3~10倍。
2.導電率高:如果以純銅的導電率為100%,則鍍銅材料的導電率在20%~40%,傳統鍍鋅鋼材料的導電率為8.6%。在高頻接地或雷擊電流作用下,由於電流的集膚效應,讓鍍銅鋼接地材料據有接近於純銅的導電性。
3.安裝簡便:水平鍍銅鋼接地體為鍍銅單芯固體圓鋼,單根長度長,中間連線點少,穿管彎曲方便;垂直鍍銅接地材料安裝方便快速,免開挖省時省力。通過連線,可實現任意深度並利用地下含水層,降阻效果明顯,同時無需額外鑽深井,從而減少變電站占地面積。
4.電鍍層附著水平:採用了電鍍工藝,電流在各個方向上的密度一致,銅層附著均勻一致。

接地材料

接地系統一般都埋設於地下,由於地下土壤環境十分複雜,存在大量的微生物和金屬離子,十分容易形成天然的電解環境,造成對金屬的腐蝕。如果接地體被嚴重腐蝕甚至腐蝕斷裂,就極大的影響了地王導電性能。此外,接地系統埋設於地下,檢查和維護難度較大,因此接地材料的抗腐蝕性能直接決定了地網的壽命和支出成本。通常下各相關部門單位規定接地網使用壽命要大於被保護設備的使用壽命,一般應在40年以上。
目前,比較通用的接地材料包括:鍍鋅鋼材料、鍍銅鋼接地材料、純銅材料。根據地域和環境的不同,其他的金屬也可作為接地材料,但套用不是很普遍。

鍍鋅鋼接地材料:

鍍鋅鋼接地材料是中國使用量的接地材料。在世界範圍內,前蘇聯、中國和印度主要採用鍍鋅鋼作為主要的接地材料。通常採用圓鋼、扁鋼、角鋼、鋼管等鍍鋅鋼材。其主要特點是取材方便、價格便宜、剛性強、易於施工、焊接工藝成熟。但是,由於鐵元素較為活潑,能與地下的多種離子發生電化學反應,丟失電子,十分容易腐蝕或鏽蝕。並且鋼材的腐蝕存在較嚴重的點腐蝕的情況,所以鍍鋅鋼的使用壽命在7~13年,和設備30年的使用壽命無法匹配。

有色金屬接地材料:

有色金屬接地材料主要採用銅、鉛有色金屬為原料。由於鉛存在嚴重的重金屬污染,所以越來越多的企業禁止使用鉛作為接地材料。銅具有優秀的耐腐蝕性能、導電性能、綜合使用費用低。國外大多數的國家都採用銅材作為其接地材料。但是純銅接地材料一次性投入高。

鍍銅鋼接地材料:

鍍銅鋼接地材料是碳鋼材料為基體,通過電鍍工藝,在鋼材表面上覆蓋一層有一定厚度的銅。實際上鍍銅鋼接地材料集合了碳鋼材料造價低、剛性強易於施工和有色金屬抗腐蝕能力強的特點的接地材料。
目前,由於銅良好的抗腐蝕性特點,鍍銅鋼接地材料主要以銅和鋼為基礎材料,銅鍍鋼更能達到40年甚至更久,十分符合通用的接地要求。因此,目前最為流行的接地材料主要以鍍銅鋼材料,部分工程仍以成本較低的扁鋼為主要材料。

製作工藝

目前銅鋼複合接地材料主要以銅包鋼接地棒和銅鍍鋼接地棒為主,主要採用工藝為銅鑄鋼法、冷軋包覆法(銅包鋼)、電鍍法(鍍銅鋼)。其中銅鍍法又分為造價成本較低的一般電鍍法和造價較高的四維連續電鍍法。
技術對比:
採用工藝工藝特點性能符合標準
四維連續電鍍法工藝要求高
生產成本高
生產設備投資大
剛性強、易於施工深鑽
不會斷裂、起皺或斷開
銅層與鋼材達到分子型結合
銅層均勻,純度高
導電性能良好
耐腐蝕性高
目前國際上最認可的製造方法,並有國際上權威的UL467標準保證質量,銅層必須大於0.25mm,以保證30年以上壽命。
一般電鍍法資金要求較低,設備簡單
生產流程一致性較差
手工製作,對環境有一定污染。
不會撕裂,起皺或斷開
銅層與剛才達到分子型結合
電鍍效率低,銅層厚不均勻,可能會出現點腐蝕現象
銅層較薄,難以承受大型電流
耐腐蝕性高
有相關國際標準規定
冷軋包覆法工藝簡單,投資成本低鋼銅結合力差,銅層易分離
非分子型結合在地下環境中易形成電解環境加快腐蝕速度
抗腐蝕性較強
無相關國際標準。國內有少量套用。由於機械包覆工藝會加速內部鋼芯腐蝕,所以國外禁止使用冷軋包覆工藝。
銅鑄鋼法工藝較複雜,生產難度大,很難控制質量
實際操作過程很難掌握,表面銅層分布相當不均勻,難以達到實際套用要
從金相學來說,銅與鋼之間難以結合,銅附著力差,銅層極度不均勻
儘管採用高溫溶化,但殘留物被煅燒後不可能完全溢出銅面,部分殘留在接地棒中,從而產生腐蝕而影響壽
國內有少量採用,國際上沒有採用,無相關標準保證質量。

相關標準

國家標準:

GB50057-2010:鍍銅層厚度>0.25mm,鍍銅層的純度>99.9%

歐洲標準:

IEC 10234-1
IEC 61364-5
ENV 61024-1
BS 1400
BS 7430:鍍銅層厚度>0.25mm,鍍銅層的純度>99.9%
BS 6651
BS EN 50164:鍍銅層厚度>0.25mm,鍍銅層的純度>99.9%

美國標準:

IEEE STD 80:度銅層厚度>0.25mm,鍍銅鋼絞線的導電率必須大於30%或40%,放熱焊接接頭的最大允許溫度不得小於1084℃
NFPA 70 (NEC)
UL 96A
CSA C22.1-94
NFPA 780
IEEE 837:放熱焊接的接頭必須通過四個實驗:大電流衝擊試驗;電動力實驗;持續的酸環境腐蝕試驗;持續的鹼環境腐蝕試驗,接頭的最大允許溫度不得低於1084℃
IEEE 1100
IEEE 142
IEEE 81
UL467:在任意一點的鍍銅層厚度必須大於0.25mm,且銅層厚度均勻一致,最大銅層厚度與最小銅層厚度差不得超過0.05mm。

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