石墨基柔性复合接地材料（Flexible Graphite Composite Electrical Grounding Material）产品介绍

 

石墨基柔性接地材料是国网公司和南方电网公司重点推广的复合防雷接地材料，其结构如图所示。采用了Litz 线的结构原理，其内部的电磁场能够比较均匀地分布，从而使得各根石墨导体上的电流分布较为平均。其制备选用高纯鳞片石墨（纯度≥95%），通过石墨的预处理制备膨胀石墨，并选用无机纤维与合成纤维以及一定配比的水乳型导电粘合剂，通过辊压、热塑以及绞线成型工艺制备而成，其柔化工艺将具有良好导电性和耐腐性的石墨进行柔化改性，使其电气性能、理化性能、力学性能满足防雷接地技术及工程施工要求， 较好解决了输电线路杆塔、变电站、发电厂、通讯基站、铁路、港口码头、油气设施、建筑等工业及民用接地设施腐蚀及接地电阻不稳定问题，在实际应用中同传统的铜铝接地材料相比具有明显的优势。

 

石墨基柔性接地材料主要特性

（ 1）良好的导电性与抗冲击性能，实测电阻率约 3.25×10^-5Ω·m（ 通 过 材 料 改 进 可 进 一 步 降 至10^-6Ω·m 级别）， 试验表明，接地体及连接点在 120kA以上的冲击电流作用下结构稳定，满足雷电流和短路故障电流的排散。

（ 2）稳定的防腐蚀性能。在酸、碱、盐等土壤条件下的耐腐蚀性远优于金属接地材料，并且与降阻剂的配合使用不会造成接地体的腐蚀，降低了接地装置的全寿命周期成本。

（ 3）力学结构稳定。石墨复合接地材料（Φ 28mm）的抗拉强度≥ 23kN，连接点的抗拉强度≥ 7kN，满足实际接地施工需求。

（ 4）良好的热稳定性。新型接地材料在高温（ 200℃试验）与低温（ -40℃试验）条件下结构稳定，并且其电阻率具有负温度特性。

（ 5）石墨复合接地材料具有柔性可弯曲的特点，可以根据实际地形条件灵活选择施工方式，降低施工成本。接地体与土壤承受相同的外力形变，与土壤贴合度高。

（ 6）石墨复合接地材料二次利用价值低，有效地预防人为偷盗及破坏。

（ 7）材料生产成本可控，相对于铜等金属材料等具有成本优势。

 

石墨基柔性接地材料主要性能指标

序号	性能项目	实测结果
	外观检查	产品外观紧致,粗细均匀，表面平整光滑，无明显断线续点。
	尺寸检查	横截面为圆形，直径28mm,测量值与设计尺寸的比值在0.95-1.15。
	电阻测量试验	产品直流电阻率不大于5´10-5Ω•m；
	工频电流耐受试验	对产品分别施加20A工频电流10次10s，单位长度直流电阻率不大于10%，接续电阻不大于5mΩ。
	冲击电流耐受试验	对产品分别施加8/20µs、50kA冲击电流20次，单位长度直流电阻率不大于10%，接续电阻不大于5mΩ。
	抗弯性能检测	按曲率半径不小于0.3米进行正反方向各10次弧度90度折弯。从外观无断股、破损等缺陷，单位长度直流电阻变化率不大于10%。
	抗扭性能检测	经受5捻/m扭转5圈，并保持10s，外观外观无断股、破损等缺陷，单位长度直流电阻变化率不大于10%，接续电阻不大于5mΩ。
	抗拉性能检测	施加1kN时停止加载并保持10s，接续件与产品连接部位无明显滑脱现象，单位长度直流电阻变化率不大于7.5%。
	高温耐受性能检测	产品置于100℃恒温箱中保持0.5h后取出，恢复室温后，重复抗拉试验，单位长度直流电阻变化率不大于10%，接续电阻不大于5mΩ。
	低温耐受性能检测	产品置于-55℃恒温箱中保持0.5h后取出，恢复室温后，单位长度直流电阻变化率不大于10%，接续电阻不大于5mΩ。
	抗腐蚀性能检测	酸碱土壤模拟溶液PH3-9五中浸泡72h后洗净烘干，单位长度直流电阻变化率不大于10%，接续电阻不大于5mΩ。
	阻燃性能检测	将产品一端在本生灯火焰中灼烧并保持10秒钟，试验过程中，不存在有焰燃现象，施加火焰后引发的跌落物不点燃脱脂棉等。

 

 

石墨基柔性接地材料在工程应用中的优势

1）作为一种新型的非金属接地材料，石墨复合接地材料相比于现行的金属接地材料， 具有防腐蚀、低成本、易运输施工、与土壤贴合紧密、防偷盗等特点。

2）相比于金属接地材料，石墨复合接地材料趋肤效应不明显，材料利用率高，并且电感效应小于钢接地材料。这使得石墨复合接地材料的工频接地电阻小于钢接地材料， 高频雷电流作用下的冲击接地阻抗远小于钢。

3）石墨复合接地材料在恶劣地质条件下满足输电线路杆塔接地工程应用要求，具有实际应用价值与前景。

 

 

石墨基柔性接地材料的实际应用

 

应用1：杆塔防雷接地

• 工程目标：“保工频、降冲击”
• 施工方法：两步法，
• 
• 1）根开+火花刺→降冲击电阻
• 2）放射线→降工频电阻

 

 

 

 

应用2：电厂大型接地网改造

 

• 1）改造目标：可从0.28W降到0.15W；
• 2）不能用扁钢作为接地改造用材，磁性材料感抗大。
• 3）不能用铜棒作为接地用材，电解腐蚀。
• 4）只能采用柔性石墨复合接地体，才能较好完成改造任务

 

 

应用3：通信调度大楼降阻改造

• 可从3.3W降到0.5W 
• 园区面积小，如果不利用附近条件，无法完成
• 河道污水是良好的散流体
• 河道中，铜、扁钢都不能用

 

应用4：变电站接地改造方案

• 可从现有地网的1.2W降到0.5W 
• 在变电站内改造传统方式不能达到降阻要求
• 利用站外绿化带，不破坏园林景观

 

应用5：柔性石墨辅助阳极

• 满足阳极材料的要求：
  • 良好的导电性（10^-5Wm）
  • 与土壤或地下水接触时有稳定的接地电阻（柔性编织，土壤粘合紧密）
  • 在高电流密度下，其表面的极化较小（允许电流密度5-10A/m²）
  • 在恶劣环境中腐蚀率小，化学稳定性好（本质耐腐）
  • 有足够的机械强度（1kN），便于施工安装（压接）
  • 价格低，来源方便（储量丰富）
  • 降阻效果好（易延展）
  • 避免土壤金属污染，降低排放
  • 无需敷设阳极地床
• 常用的辅助阳极：
  • 高硅铸铁、石墨、钢铁
  • 铜芯柔性阳极、贵金属氧化物

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