【2017年整理】镀铜钢、纯铜、镀锌钢、不锈钢接地系统性能比较附件

【2017年整理】镀铜钢、纯铜、镀锌钢、不锈钢接地系统性能比较附件 镀铜钢、纯铜、镀锌钢、不锈钢接地系统性能比较表: 比较项目 纯铜 镀锌钢 不锈钢 艾力高镀铜钢棒接地系统 耐腐蚀性介于纯 耐腐蚀性 100年以上的使用 8-10年的使用寿命 40年的使用寿命， 铜和镀锌钢之间 导电性能 导电性能最好 相当于铜的8% 导电性是铜的13% 导电性相当于铜的30% 热稳定性 220 70 77 135 放热焊接永久的分电弧焊接方式，电气放热焊接 连接方式 子结合(接地网)性能不稳定,接触电电弧焊接方式 电气性能稳定,没有接触 或机械压接 阻大。 电阻 不稳定,接地电阻会不稳定,接地电阻会很稳定,接地电阻会保持接地效果 很稳定 持续上升 持续上升 在一个较稳定的水准 使用年限 100年以上 不到十年 略长于镀锌钢 40年完全免维护 1、材料用材较少 1、材料用材较多 1、材料用材较多 2、施工简单(占地面积较 1、投资总费很高、 工程费用 2、施工费高、速度2、施工费高、速度小，焊接点较少，不用 2、施工繁琐，要打 施工难易度 慢(占地面积大，焊慢(占地面积大，焊打深井等) 深井 接点数多等) 接点数多等) 3、40年免维护，使用费用 低 一:耐腐蚀性:接地体的腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀两种形式，多数情况下，这两种腐蚀同时存在。铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/10~1/50，而且电气性能和物理性能稳定。 铜的表面会产生附着性极强的氧化物(铜绿)，对内部的铜有很好的保护作用，阻断腐蚀的形成。 1.关于镀锌钢材与镀铜钢材的对比 镀锌扁钢的导电性及热稳定性均不及铜材。铜材的导电性是钢材的9倍， 特别是大电流的集肤效应，铜远远优于钢材。在热稳定性方面，铜材是钢 材的3倍以上。而艾力高的镀铜钢绞线热稳定性能是钢材的2.5倍以上。 因此，选用铜材或铜镀钢材做接地导体，无论是在电气性能还是施工方面 均比钢材要优异得多。尤其是发生短路故障时，铜材能以六倍于钢材的泻 流速度释放电流，从而大大避免了故障的进一步发生。 对比项目 镀铜钢圆线 热镀锌扁钢 耐腐蚀性 100年的使用寿命，是热镀锌钢材的5到6倍 8-10年的使用寿命 热稳定性 热稳定系数176，是扁钢的2倍以上 热稳定系数70 导电性 相当于铜的30%，是扁钢的4倍 相当于铜的8% 泄流能力 对高频电流的泄流能力是钢材的4倍 联接方式 放热焊接:牢固，焊点为纯铜材质阻值低、导电普通电焊:柔性差、易断 性好、耐腐蚀性好 裂、焊点阻值高，导电性 差、电焊破坏镀锌层耐腐 机械压接:施工简单、不破坏镀层 蚀性差 强度及易施可弯曲任意形状、可成卷供应、利于施工，不起弯曲130度时，镀锌层容工性 皮、不开裂、不易折断 易脱落 防盗性 其材料非铜非钢，铜钢难以分离，难以销赃 防盗性差 2:腐蚀速率比较: 国际上对材料的耐蚀性按年腐蚀速率分为三类: 第一类为完全耐蚀，其腐蚀速率小于0.1mm/a(毫米每年)，优质不锈钢属于 此类材料; 第二类为尚耐蚀，其腐蚀速率为0.1,1.0mm/a，属于一般不锈钢; 第三类为不耐蚀，其腐蚀速率大于1.0mm/a; ,3铜腐蚀速率呈逐年减小的趋势，最大年均腐蚀速率为1(05×10 mm,年(闰风洁，李辛庚，电力接地网腐蚀与防护技术的进展[J]，山东电力技术，007年第l期(总第153期) P9-13) 所以在增加钢接地体截面来防止因腐蚀而导致的截面减少，无法承载接地短路电流时，应采用钢材的点腐蚀速率，通过美国联邦标准局(NBS)在1910年至1950年做的金属材料腐蚀性研究NO.579可知，国际标准认定的钢材平均点腐蚀速率0.43mm/年(如图所示)，在钢材表面镀锌保护钢材的作用有限，国内热镀锌工艺处理的镀锌层厚度为0.05~0.06mm，锌在地下也发生点蚀，其平均点蚀速率约为0.065mm/年，因此锌层一年后腐蚀殆尽。另外从该报告中可知，铜材没有点腐蚀的存在。 二 导电性能 : 以铜的导电率为100%，ERICO镀铜钢接地材料的导电率为20%，，国内铜镀(包)钢接地材料的导电率为12%-18%，而镀锌钢的导电率只有8.6,。镀铜钢接地棒至少是镀锌钢导电率的2倍，加上铜的磁导率是钢的1/636，在雷电高频电流情况下，镀铜钢接地棒的冲击接地电阻要比镀锌钢要好得多。 接地材料 导电性 腐蚀速率 不锈钢 13% 0.1,1.0mm/a 铜 100% 0.00105mm/a 镀锌钢 8.60% 0.065mm/a 镀铜刚 30% 0.00567mm/a (参考数据) 三:施工，操作标准化 传统的镀锌钢地网都是采用的以镀锌扁钢作为接地体，使用电焊进行连接。由于电焊操作工人的业务水平参差不齐，没有标准化的焊接流程，导致了接地网的焊接头质量始终无法稳定。一个不稳定的焊接节点就是一个地网的隐患。并且，镀锌扁钢的长度为6米每根，所以在铺设的过程中需要铺设多根的扁钢，涉及到多处的焊接点，使用传统的工艺，焊接标准化与焊接质量始终无法保证。而放热焊接工艺的出现可以完美的解决这个问。 放热焊接工艺最早是由美国艾力高公司(ERICO)的查尔斯?卡特威尔博士1938年开发的，该工艺最早用于铁路信号线焊接。 艾力高公司为表彰卡特威尔博士(Dr. Charles Cadwell)的贡献，将该工艺的商标命名为CADWELD。目前数以千万计的CADWELD焊接在使用了五十多年后，性能依然良好。 放热焊接利用活性较强的铝把氧化铜还原，整个过程需时仅数秒，反应所放出的热量足以使被焊接的导线端部融化形成永久性的分子合成。铜基放热反应的一般公式是: 3CuO+2Al?AlO+3Cu+热量(2735?C) 223 放热焊接的作业程序: 准备工作: 将导线和模具清理干净，再将模具用喷灯加热以去除水分，然后把导线放入模具内，扣紧夹具以固定模具。 把杯状焊药放入模具内; 将电子控制器终端夹到点火条上; 盖上盖子持续按下电子控制器按钮5秒后点火; 打开模具并移去钢杯，就可见焊接好的接头。清除焊渣，等待下一次焊接。 1:放热焊接接头的特性: , 外形美观一致; , 连接点为分子结合，没有接触面，更没有机械压力，因此，不会松弛和 腐蚀; , 具有较大的散热面积，通电流能力与导体相同; , 熔点与导体相同，能承受故障大电流冲击，不至熔断。 放热焊接连接法可以完成各种导线间不同方式的连接，如直通型、丁字型、十字型等;还可以完成不同材质导线的连接，如普通钢铁、铜、镀锌钢、铜镀钢等之间的连接;甚至可以实现导体间不同形状的连接，如铜导线与铜镀钢接地棒的连接、铜导线与铜板的连接、铜导线与接地镀锌钢管的连接、导线与钢筋的连接以及导线与槽钢的连接。这种方法接头有着广泛的连接方式，而且耐腐蚀性好卜接触电阻低，已逐步得到推广应用。 2:放热焊接的优点 , 焊接方法简单，容易掌握; , 无需外接电源或热源; , 供焊接用的材料、工具很轻、携带方便; , 焊接点的载流能力与导线的载流能力相等; , 焊接是一种永久性的分子结合，不会松脱; , 焊接点像铜一样，耐腐蚀性能强。 , 焊接速度快捷，节省人工; , 从焊口的外观上便能鉴定焊接的质量; , 可用于焊接铜、铜合金、镀铜钢、各种合金钢，包括不锈钢及高阻加热 热源材料。 在国外，放热焊接已通过UL标准严格论证，并被IEEE Std80大纲等规程中指定为接地系统中埋地导体地连接方式。在国内，放热焊接技术已通过国家电力公司武汉高压研究所、浙江电力试验研究所等部门产品质量监督检验中心地检验，并已应用在电力系统的重点工程。 不同连接形式的放热焊接 4:电弧焊接方式: 6米/根的扁钢、接地体钢接地体之间的连接均为传统的电弧焊接方式，高温电弧会破坏接地体接头部位的镀锌层，有可能导致点腐蚀的出现，严重影响接地体的寿命，电弧焊接方式，电气性能不稳定,接触电阻大。 综上所述，放热焊接是铜接地体的理想连接方式，其方便快捷的操作、优 秀的焊接质量是其他连接方式不可实现的。正是因为具备这样可靠、牢固 的连接方式，铜接地体的性能比钢接地体更胜一筹。 四:某220kV变电所镀铜接地网与钢接地网、纯铜接地网的技术经济材料比较 表1 采用钢接地设计的材料表 序号 名称 型号及规范 单位 数量 备注 1 热镀锌角钢 ?60×6，L=2500 根 150 主接地网垂直接地体 2 热镀锌扁钢 ,80×10 m 3000 设备引下线 3 热镀锌扁钢 ,80×8 m 5000 主接地网水平接地体 4 焊接点 个 2800 详见附件1 表2 采用铜接地设计的材料表 序号 名称 型号及规范 单位 数量 备注 1 纯铜管 Φ5cm，壁厚5mm，L,2500 根 150 主接地网垂直接地体 2 铜排 ,50×5 m 1500 设备引下线 23 铜绞线 截面150mm m 5000 主接地网水平接地体 4 焊接点 个 1200 详见附件1 表3 采用镀铜钢接地设计的材料表 序号 名称 型号及规范 单位 数量 备注 1 镀铜钢接地极 Φ17.2mm，L,2440m 根 150 主接地网垂直接地体 2 铜排 ,50×5 m 1500 设备引下线 30%镀铜钢绞23 截面150mm m 5000 主接地网水平接地体 线 4 焊接点 个 1200 详见附件1 工程预算:为各的总费用(单位:万元)统计: 镀锌扁钢接地 镀铜钢接地 铜接地 220kV变电站 49.28 74.75 93.86 五:结论 在技术上，镀铜钢接地和纯铜接地相对于镀锌钢接地有如下优点: 1:镀铜钢或纯铜地网相对钢接地网具有:导电性能优、热稳定性能好、耐 腐蚀能力强、施工方便、寿命长、投运后检验维护工作量少、无污染 等优点。 2:采用镀铜或纯铜地网相对于采用镀锌扁钢的接地网，接地体的截面大为 减小，使施工成本和施工难度大幅度降低，加快了工程建设周期; 3:镀铜或纯铜地网采用放热焊接，确保连接点为分子结合、无腐蚀、无松 弛、导电能力和原导体保持一致。并且放热焊接操作简单快捷简单， 焊点美观可靠，是真正可靠、牢固、永久的连接。 4:镀铜钢绞线或纯铜绞线都可以成盘或成卷供应，运输方便，并且可以连 续的铺设，导体间连接点更少。相对6米/根的扁钢接地体，施工的速 度更快，连接点更少，地网系统更可靠、稳定。 从接地效果、经济考量和施工难易度，推荐镀铜钢接地方案 (2009—2012)高考试题阿伏伽德罗常数汇编练习版 1((09年福建理综?8)设N为阿伏伽德罗常数，下列叙述正确的是 A A(24g镁的原子量最外层电子数为N A -1，B(1L0.1mol?L乙酸溶液中H数为0.1N A 1mol甲烷分子所含质子数为10N C(A D(标准状况下，22.4L乙醇的分子数为N A 2((09年广东化学?6)设N代表阿伏加德罗常数(N)的数值，下列说法正确的是 A A A(1 mol 硫酸钾中阴离子所带电荷数为N A B(乙烯和环丙烷(CH)组成的28g混合气体中含有3N个氢原子 36 A C(标准状况下，22.4L氯气与足量氢氧化钠溶液反应转移的电子数为N A 3+D(将0.1mol氯化铁溶于1L水中，所得溶液含有0.1NFe A 3((09年广东理基?20)设N代表阿伏加德罗常数(N)的数值，下列说法正确的是 AA A(22(4 L Cl中含有N个C1分子 2A2 -1+ B(1 L 0(1 mol?L NaSO溶液中有0(1 N个Na24A C(1 mol H与1 mol C1反应生成N个HCl分子 22A 2+D(1 mol Ca变成Ca时失去的电子数为2N A 4((09年海南化学?8)下列叙述正确的是(用N代表阿伏加德罗常数的值) A A(2.4g金属镁变为镁离子时失去的电子数为0.1N A B(1molHCl气体中的粒子数与0.5 mo1/L盐酸中溶质粒子数相等 C(在标准状况下，22.4LCH与18gHO所含有的电子数均为10 N 42A D(CO和N为等电子体，22.4L的CO气体与lmol N所含的电子数相等 225((09年江苏化学?4)用N表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是 A ,A(25?时，pH=13的1.0L Ba(OH)溶液中含有的OH数目为0.2N2A B(标准状况下，2.24L Cl与过量稀NaOH溶液反应，转移的电子总数为0.2N 2A C(室温下，21.0g乙烯和丁烯的混合气体中含有的碳原子数目为1.5NA D(标准状况下，22.4L 甲醇中含有的氧原子数为1.0N A6((09年上海化学?12)N代表阿伏加德罗常数。下列有关叙述正确的是 A A(标准状况下，2.24LHO含有的分子数等于0.1N 2A ,1B(常温下，100mL 1mol?LNaCO溶液中阴离子总数大于0.1N 23A C(分子数为N的CO、CH混合气体体积约为22.4L，质量为28g A24 D(3.4gNH中含N—H键数目为0.2N3A 7((09年浙江理综?8)用N表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A A(标准状况下，5.6 L NO和5.6 L O混合后的分子总数为0.5 N 2A B(1 mol乙烷分子含有8 N个共价键 A C(58.5 g氯化钠固体中含有N个氯化钠分子 A D(在1 L 0.1 mol/L碳酸钠溶液中阴离总数大于0.1 NA 8. (2010广东理综卷)设 为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是 nA A.16g 中含有4个C-H键 CHn4A ，,1NaClB.1mol?溶液含有个 NaLnA C.1mol Cu和足量稀硝酸反应产生 个NO分子 nA D.常温常压下，22.4L 中含有 个分子 COCOn2A29.(2010福建卷)表示阿伏伽德罗常数，下列判断正确的是 NA 18A(在18中含有个氧原子 NgOA2 B(标准状况下，22(4L空气含有个单质分子 NA C(1 molCl参加反应转移电子数一定为2 N2A ，，,1D(含NaNamolL 个的溶解于1L水中，的物质的量浓度为 NNaOA2 10.(2010上海卷)N表示阿伏加德罗常数，下列叙述正确的是 A A(等物质的量的N和CO所含分子数均为N 2A B(1.7g HO中含有的电子数为0.9 N 22A C(1mol NaO 固体中含离子总数为4 N 22A D(标准状况下，2.24L戊烷所含分子数为0.1 N A11.(2010江苏卷)设N为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是 A ,1L1L0.1mol NHNONA(常温下，的溶液中氮原子数为0.2 43A NB(1mol羟基中电子数为10 A INC(在反应中，每生成3mol转移的电子数为6 A2 CH—ND(常温常压下，22.4L乙烯中键数为4 A N12.(2010四川理综卷)表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A NA.标准状况下，22.4L二氯甲烷的分子数约为个 A NSOSOB.盛有的密闭容器中含有个氧原子，则的物质的量为0.5mol A22 4NC.17.6g丙烷中所含的极性共价键为个 A 2ND.电解精炼铜时，若阴极得到电子数为个，则阳极质量减少64g A 13.(2011广东高考9)设n为阿伏伽德罗常数的数值，下列说法正确的是 A A.常温下，23g NO含有n个氧原子 2A -1―B(1L0.1mol•L的氨水含有0.1n个OH A C(常温常压下，22.4LCCl含有个n个CCl分子 4A4 2+ D(1molFe与足量的HO溶液反应，转移2n个电子 22A 14.(2011新课标全国)下列叙述正确的是 23A.1.00mol NaCl中含有6.02×10个NaCl分子 +23 B. 1.00mol NaCl中,所有Na的最外层电子总数为8×6.02×10 -1C.欲配置1.00L ,1.00mol.L的NaCl溶液，可将58.5g NaCl溶于1.00L水中 D.电解58.5g 熔融的NaCl，能产生22.4L氯气(标准状况)、23.0g金属钠 15.(2011海南)设N是阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是 A 3+A.1molAl离子含有的核外电子数为3NA B.1molCl与足量的铁反应，转移的电子数为3N 来2A[ +C.10LpH=1的硫酸溶液中含有的H离子数为2NA -D.10LpH=13的NaOH溶液中含有的OH离子数为NA 16( (2011全国II卷12)N为阿伏伽德罗常数，下列叙述错误的是 A A(18gHO中含的质子数为10N 2A B(12g金刚石含有的共价键数为4N A C(46gNO和NO混合气体中含有原子总数为3N 224A D(1 mol Na与足量O反应，生成NaO和NaO的混合物，钠失去N个电子 2222A17.(2011江苏高考8)设N为阿伏伽德罗常数的值。下列叙述正确的是 A A.1mol甲醇中含有C—H键的数目为4N A ,B.25?,pH,13的NaOH溶液中含有OH的数目为0.1N A C.标准状况下，2.24L已烷含有分子的数目为0.1N A D.常温常压下，NaO与足量HO反应,共生成0.2molO,转移电子的数目为0.4N 2222A18(2012?广东)(设N为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是 A A(常温下，4g CH含N个C—H共价键 4A B(1 mol Fe与足量稀HNO反应，转移个2N个电子 3A —C(1L 0.1 mol/L NaHCO溶液中含有0.1N个HCO 3A3 D(常温常压下，22.4L的NO和CO混合气体含有2N个O原子 22A19(2012?四川)设N为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是 A A(标准状况下，33.6L氟化氢中含有氟原子的数目为1.5NA B(常温常压下，7.0g乙烯与丙烯的混合物中含有氢原子的数目为NA C(50mL 18.4mol/L浓硫酸与足量铜微热反应，生成SO分子数目为0.46N2A D(某密闭容器盛有0.1molN和0.3molH，在一定条件下充分反应，转移电子的数目22 为0.6NA 20(2012?四川)向27.2gCu和CuO的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5L，固体完全反应，2 生成NO和Cu(NO)，在所得溶液中加入1.0mol/L的NaOH溶液1.0L，此时溶液呈中性。32 金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2g。下列有关说法不正确的是 A(Cu与CuO的物质的量之比为2?1 2 B(硝酸的物质的量浓度为2.6mol/L C(产生的NO在标准状况下的体积为4.48L D(Cu、CuO与硝酸反应后剩余HNO为0.2mol 23 21(2012?海南)(N为阿伏加德罗常数的数值，下列说法中正确的是 A A(在密闭容器中加入l.5mol H和0.5molN，充分反应后可得NH为N 223A B(一定条件下，2.3g的Na完全与O反应生成3.6g产物时失去的电子数为0.1N 2A -12-C(1.0L的0.1 mol?LNaS溶液中含有的S离子数为0.1N 2A D(标准状况下，22.4L的CCl中含有的CCl分子数为N 44A 22(2012?全国新课标卷)NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述中不正确的是 A.分子总数为NA的NO和CO的混合气体中含有的氧原子数为2NA 22 B.28g乙烯和环丁烷(CH)的混合气体中含有的碳原子数为2NA 48 C.常温常压下，92g的NO和NO混合气体含有的原子数为6NA 224 D.常温常压下，22.4L氯气与足量镁粉充分反应，转移的电子数为2NA 23(2012?江苏)设N 表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A A( 标准状况下，0. 1 mol Cl 溶于水，转移的电子数目为0. 1N 2A B( 常温常压下，18 g HO 中含有的原子总数为3N 2A C( 标准状况下，11. 2 L CHCHOH 中含有的分子数目为0. 5N 32A D( 常温常压下，2. 24 L CO 和CO 混合气体中含有的碳原子数目为0. 1N 2A24(2012?上海)(工业上将氨气和空气的混合气体通过铂,铑合金网发生氮氧化反应，若有标准状况下yL氨气完全反应，并转移n个电子，则阿伏加德罗常数N可表示为 A 11.2n5V22.4n22.4VA( B( C( D( 5V11.2n5n5V