论金属和非金属材料柔性接地的实际应用

杨 栋

（江西恒大声学技术工程有限公司， 江西 南昌 330000）

1 接地体的发展历史和现状

1） 第一代接地体由早期的钢、镀锌钢等金属接地体组成。耐腐蚀性差，焊接连接，施工困难，周期长，需要维护且费用高昂；腐蚀也使引下线的连接存在薄弱环节，导致接地网的有效面积就会减少。

2） 第二代接地体由第一代的材料加上降阻剂组成。利用细石墨粉、固化剂、润滑剂等配制而成，使用于金属导体和土壤之间，使它们紧密接触，增加了电流流通面积，降低了周围土壤电阻率。

3） 第三代接地体离子接地和镀铜及阴极保护产品。利用电解质和金属外层结合并反应产生自由离子达到更佳导电性，增加了电流流通面积。但电解质寿命有限，易被雨水稀释，金属外层会被内部盐溶液腐蚀，降低降阻效率。

4） 第四代接地体石墨柔性接地体是新一代接地体，它主要从两方面着手解决问题：改善材料的腐蚀性；增强介质的泄流性能--建立长效的泄流通道。它无土壤接触电阻、防腐蚀能力强、可消除雷击过电压、连接不需要焊接、工程施工容易、使用寿命长，柔软性能好。它的雷电冲击变化率平均是0.7%，大大低于标准规定的20%；它的降阻效果显著，降阻系数为0.16，而前三代产品，降阻效率系数只有0.8 左右。

2 理想接地系统

理想接地系统应保证电力系统运行的持续性、稳定性、连贯性、安全性和经济性。让我们从材料、连接方式、施工、安装以及运行维护等方面来定义该系统。

1） 导电性，热稳定性能强；2） 耐酸、碱和有机溶剂腐蚀，不污染环境；3） 与土壤接触电阻小，工频和冲击电阻小；4） 能迅速泄放故障电流，无安全隐患（无过电压，无地电位反击)；5） 连接方式可靠且无需焊接；6） 吸水保水性强，使接地电阻阻值越来越小；7） 柔软性能好，抗拉强度高；8） 产品轻便，搬运方便；i.安装简单容易，施工周期短；9） 运行免维护，使用寿命长。

3 石墨是理想的接地体

石墨是碳同素异形体。原子内有大量的自由电子，最外层4 个电子在形成石墨六元环时只共用3 个电子，多余的1个自由电子在外加电场的作用下，作定向移动而导电；自由电子之间能进行动态能量传递而导热。石墨的非金属属性和如下属性使它成为理想的接地体。

导电性：导电性比一般非金属高很多；

导热性：导热性超过钢、铁、铜等金属材料；

耐腐蚀性：非金属的元素，不易被氧化腐蚀，腐蚀率很低；

耐高温及低温的属性：熔点为3850℃，沸点为4250℃；膨胀系数小，体积稳定；低温下，膨胀系数小能抗急冷急热变化；

吸附性：空隙结构，有很好的吸附性，易吸附水分、气味等；

润滑性：摩擦系数小，润滑性能好，与土壤的粘和度高；

化学稳定性：在常温下化学稳定性好，能耐酸、碱和有机溶剂的腐蚀；

可塑性：韧性好，可碾成很薄的薄片；

抗热震性：常温下，能经受住温度的剧烈变化而不致破坏；温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。

表1 接地材料的比较

4 石墨接地极冲击散流特征-雷击事故低

1） 接地极或接地体的冲击系数越小，其散流能力就越强；2） 石墨接地极的冲击系数最小，其散流能力最强；并且并联比串联效果更好；泄散雷电流迅速；3） 石墨的非金属特性决定其能缓解集肤效应，尤其是高频集肤效应；可提高其材料的导流利用系数；4） 金属的冲击系数比较接近，比非金属的冲击系数大，散流能力比非金属弱；离子接地体即使体内含有低阻非金属成分，但是受物理限制，效果不明显。

5 铜、镀锌钢和石墨接地体性能比较（见表一）

6 石墨柔性接地产品的技术特点及应用优势

1） SH 系列B 型长效降阻防雷接地体。获国家专利，专利号是ZL 201420202635.5。是国内外新一代降阻材料，其导电性好，耐腐蚀性强，降阻性能好，是理想的非金属接地材料，而且连接不用焊接，工程施工简单。

2） 石 墨 降 阻 布。 获 国 家 专 利， 专 利 号 是ZL 201420687730.9。是国内外新一代降阻材料，它避免了传统降阻剂、降阻模块的弊端，降阻布在施工敷设过程中，方便，适合搬运，环保无毒，不随雨水流失，不污染土壤、埋敷均匀、性能稳定可靠，具有良好的长效性；与石墨接地体、线等结合，建立了一条长效的泄流通道，适用于防雷接地领域。

3） 石墨柔性接地模块。采用化学性能稳定的石墨材料作为模块的导电介质，应用范围广。

4） 石墨柔性接地体。通过液体溶解组成物质，在浇筑到接地体周围后渗透凝固成胶体，降阻效果显著，降阻系数为0.16。也可以显著降低冲击响应，使雷电冲击变化率平均为0.7%，大大低于标准规定的20%。