非金属接地论文.ppt

 摘要：接地装置是防雷装置的主要组成部分，是将雷电流快速泄入大地的重要保障之一，系统的接地工程主要是由接地体与连接线组成的接地网络，其中影响接地效果的主要因素是土壤电阻率和接地体的选择以及施工工艺、方法等。本文将非金属接地模块作为接地体的降阻原理作一简要论述。 在防雷工程的实施过程中，不同作用不同地域使用的接地材料也不尽相同，目前使用率最高的接地材料还是传统金属材料，主要有铜板、铜棒、角钢、扁钢等，但是，由于地理环境的不同和接地要求的不同所使用的接地材料也各不相同。在有些环境和情况下不适合使用金属接地材料，例如在高腐蚀土壤中金属接地材料在很短时间内就被腐蚀而丧失接地功能，而非金属接地模块具备着导电性、耐腐蚀性、稳定性等诸多的物理特性和化学特性，无论在高腐蚀土壤环境（如盐、碱地）下怎么也不会被腐蚀而丧失接地功能，故利用非金属接地模块作为接地体是最理想的接地材料。 非金属接地模块是采用纯度99%以上的鳞片石墨，经水洗、酸洗、烘干后与金属电极芯高温锻压而成。在高温过程中，石墨鳞片逐渐膨胀，使层间不断裂解形成具有发达的网状孔结构的膨胀石墨蠕虫体，其表面及内部网孔结构非常发达，孔径大小不等，主要分布范围为1-3微米,再经高压使每个蠕虫相互进入自身发达的网状孔中，其相互已经成为分子间的联接，所以膨胀石墨非金属接地模块不需要用粘接剂技术，每个石墨蠕虫联接的表面已是最大化，石墨经膨胀后不仅保留了天然鳞片石墨材料的固有耐高低温、耐酸碱腐蚀、导热导电和抗辐射等自然特性，同时其特殊的网络状孔结构，还赋于它良好的压缩性、回弹性、低应力、高松弛率、吸湿保湿等独特功能。 下面根据非金属接地模块的这些特性和功能逐一说明其降低接地电阻、提高泄流速度的科学原理. 1．主要材料导电性能良好，形成放电通道 非金属接地模块的主要材料是天然鳞片石墨，它是原油经蒸馏将轻质油分离后，重质油再经热裂的过程转化为针状固体焦，其主要元素组成为碳，其余的为氢、氧、氮、硫和其它微量金属元素,主要特性是具备导电功能，且电阻较低、热膨胀系数较大，加之波浪形的外表有效地增大了散流面积，增加了导电通道。实践表明，对于一组防雷地网，非金属接地模块使用数量与工频接地电阻值可参考下式计算 式中：R—地网工频接地电阻值 --单块模块工频接地电阻值, ρ--实地土壤电阻率Ω?m --模块数量 —利用系数 由上式可知，无论地网环境条件如何，地网工频接地电阻值的大小直接取决于地网使用模块数量的多少。 2.降低周边土壤电阻率 非金属接地模块在埋入地下后，向周围不断释放离子，同时雷击放电后在土壤中形成的不可逆碳化通道能有效地降低土壤电阻率。实验中表明，对于直径为0.15m、长度为0.8m的圆钢垂直接地体，当采用同等体积的非金属接地模块替代时，接地电阻值可降低60%-70%. 3．加大了接地体和土壤间的接触面积 由于非金属接地模块表面为波浪形，则加大了接地体与土壤之间的接触面积，也就是增大了散流面积，从而加快了泄流速度。 接地体的接地电阻（R）可以分为两部分，一是接地体周围的大地呈现的电阻Rd,二是接地体与周围土壤的接触电阻Rj， 则 R=Rd+Rj Rd为一固定常量，Rj的大小与接地体周围的土壤有关，一般土质越密实、越细则接触电阻就越小；土质越松散、越粗则接触电阻就越大。接触电阻的大小还与接地极的表面状况有关，表面积加大则减小了电流密度，也就减小了Rj，同时一般单纯的金属接地体会由于时间的增长便产生腐蚀形成一种半导体铜锈或铁锈，影响了接地体与周围土壤的接触，使Rj越来越大。另外，由于非金属接地模块形态固定，坚实牢靠，与土壤亲合力强，时间越长，Rj 就越小甚至为零。 4.有效释放活性离子 非金属接地模块含有新型的离子渗透材料，埋地后离子浓度和向土壤中渗透的能力逐渐加强，其内部含有特制的电解离子化合物，通过该材料本身的潮解作用，将活性电解离子有效地释放到周围土壤中，模块的电渗透机能不断自动释放出活性电解离子进入附近土壤中，从而大大减低了附近土壤的电阻率。 5．吸湿和保湿，加快泄流速度 非金属接地模块表面和内部均为网状孔结构，具备吸湿和保湿功能，并能长期保持水分逐渐释放，这样，模块不仅靠保持水分加快电流速度，降低接地电阻，还使接地电阻保持相对稳定，不受气候变化的影响。 6.抗酸碱、耐腐蚀、自身性能稳定 非金属接地模块埋入地下后，随着时间加长，其表面逐渐形成钝化膜，有效地阻止了对接地体的腐蚀，同时还