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镀锡圆铜线在防雷接地系统中的应用

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  【摘要】防雷接地问题是一个看似简单、而实际上却非常复杂又至关重要的问题,它直接关系到人身和设备的安全。特别是大型变(配)电站、发电厂等,由于电网规模不断扩大,接地短路电流越来越大,同时,随着各种电子设备、微机监控设备的普遍应用,对接地的要求也越来越高,接地装置不仅仅满足于工频接地电阻的要求,而且对冲击接地电阻、热稳定、设备接触电压、跨步电压、抗电磁干扰也有一系列的要求,所以,接地网对变(配)电站、发电厂的安全运行至关重要。【关键词】镀锡圆铜线 放热焊 接地网中图分类号:C35
  文献标识码: A引言接地网的材料种类、截面积的大小和导体连接方式的选择直接影响到接地系统的安全可靠、使用寿命和成本控制,目前,广泛使用的接地网材料有镀锌圆钢、镀锌扁钢、裸铜绞线等,而上述接地材料在潮湿环境下耐腐蚀性能较差。由于接地网通常安装在建(构)筑物基础以下,一旦出现腐蚀故障也无法进行修复,所以组建一个接地网,接地材料的耐腐蚀性能要优先考虑。田湾核电站1、2号机组为WWER堆型,接地网敷设在防水层下的层状排水层,对接地网材料的耐腐蚀性能有更高的要求,为了满足敷设环境的要求和接地效果,接地网材料首次采用了镀锡圆铜线,通过十多年的安全运行,接地效果良好。对圆铜线表面进行镀锡可以很好的加强其耐腐蚀性能,解决了以往裸铜线易腐蚀的弊端,同时还减少了铜材料的损耗(由以往的截面积为185mm?裸铜绞线更换为现在的截面积85mm?镀锡圆铜线),在控制成本的同时,还有效的提升了产品的质量,增强了接地的可靠性。目前施工中的田湾核电站3、4号机组的接地网材料同样采用镀锡圆铜线。镀锡圆铜线的连接采用放热式焊接,此焊接方式是一种简单、高效率、高质量的金属连接工艺,可以极大的提高施工效率。1镀锡圆铜线的选用1.1镀锡圆铜线的材质要求在20℃下,镀锡圆铜线电阻率不得高于0.017Ω.mm2/m。导线的延伸率不小于3.6%,而弯折次数不少于4。镀锡圆铜线截面积为85mm,其外观直径为φ10.4mm,单位质量为0.755 kg/m,铜线直径的极限偏差为±0.06mm。此种铜线重量较轻,便于施工敷设安装。整条导线的表面应是平整的,镀锡层完全包裹圆铜线表面,且厚度均匀。铜线不能有超过0.2mm的裂纹。导线上的疵点,每2m长不能多于1处。整条导线上的划痕深度不能超过0.1 mm,且不能超过3处。镀锡铜线应具有可焊性。1.2镀锡圆铜线的连接镀锡圆铜线的交叉连接及其延长等的连接方式采用放热式焊接,通过放热焊的方式将镀锡圆铜线连接成接地网。放热焊是以铜铝热氧化反应所产生的高温在石墨模具内使铜线之间完全熔接,是一种简单、高效率、高质量的金属连接工艺。放热焊接(铝热反应)加强了接地线之间连接的可靠性,且焊接过程瞬间形成,提高了施工效率,保证了焊接质量。放热焊的焊接接头见图1、2所示:图1:“十”型放热焊焊接头 图2:“T”型放热焊焊接头接地母线的交叉连接及其延长均采用放热焊焊接连接,其施工方法如下所述:1)根据被焊接接头形状选择放热焊石墨模具。2)将接地线焊接部分表面的泥土、灰尘等用布条擦干净,然后放入被打开的石墨模具焊接室内,并用夹具(操作手柄)将石墨模具固定。接地线的焊接端头切割整齐。3)在熔化锅底孔处放入一薄金属小碟将熔化锅和焊接室分隔开,使其锅内将要装入的焊接剂粉末不至于泄漏到焊接腔室内。4)将焊接剂倒入熔化锅内,把引燃剂覆盖其上,并合上模具盖。5)用点火枪点燃引燃剂,焊接剂在熔化锅内发生放热反应,铜液从熔化锅内流向焊接腔室,在焊接腔室内冷却成型。6)等到模具内物质稍微冷却后,开模取出焊接接头,对焊接接头外观进行检查:其表面应光滑、母线包裹完整、焊接牢固、并无夹渣、气孔、凹坑、漏焊等缺陷。1.3焊点保护及验收焊接接头外观检查合格后,涂抹环氧树脂。1)接头冷却以后,将接头处用铜丝刷刷干净。2)将环氧树脂与固化剂以2:1的比例调匀,并及时涂抹在接头上,涂抹应均匀。3)环氧树脂固化时间为15~30分钟,其固化后,表面厚度均匀、无气孔、裂纹,凝固紧密。当每段接地线敷设完毕,在砂浆找平覆盖前,应进行隐蔽验收,其验收内容如下:1)接地线周围清理干净;2)焊接点的完好性;3)预留铜线的保护;2镀锡圆铜线在接地安装中的质量控制措施分析镀锡圆铜线的外形尺寸除需满足图纸设计要求外,其物理性能和化学成分还应满足以下要求:在20℃下,镀锡圆铜线电阻率不得高于0.017Ω.mm2/m。导线的延伸率不小于3.6%,而弯折次数不少于4次。铜线含铜量应不小于99.9%。放热焊模具及焊接剂进场时应进行焊接试验验收,铜线焊接点其表面应光滑、母线包裹完整、焊接牢固、并无夹渣、气孔、凹坑、漏焊等缺陷。所有参加焊接施工的人员需进行实际操作培训,合格后方可进行现场施工。为确保到安装的镀锡圆铜线均得到可靠保护,避免受到损坏,应将裸露在外的镀锡圆铜线用塑料胶套将裸露部分整个套住,并用防水胶带将塑料胶套上部和下部进行密封。工程施工必须按照GB50169-2006要求进行施工质量的控制。3镀锡圆铜线在接地安装中的效益分析镀锡圆铜线在防雷接地系统中的应用与以往核电站接地系统中所使用的裸铜缆相比,提高了接地线的耐腐蚀性。铜线截面的变小,大大的减轻了接地线的重量和成本,采用放热焊,改变了以往搭接焊的多种弊端,使得施工更方便,不仅可以缩短工期,还降低了工程成本,具有明显的经济效益和社会效益,还相应的节约了不可再生资源(铜)的使用量,响应了可持续发展的要求。3.1环保效益在圆铜线表面进行镀锡,可以有效的减少铜腐蚀产物对土壤的污染。在铜线表面镀锡,锡能在空气中形成二氧化锡薄膜,防止铜表面被氧化腐蚀,延长了接地网的使用寿命,同时铜表面氧化产生的铜绿增大了铜线本体电阻,导电性能很差,不利于雷电流和设备故障电流的释放,镀锡圆铜线在接地方面的应用,大大提高了铜线的耐腐蚀性能,进一步保障了电气设备的安全运行和人身安全。放热焊接其焊接过程瞬间形成,提高了施工效率和减少了能源消耗。3.2经济效益与以往核电站接地系统中所使用的裸铜缆相比,铜线截面由原先的185mm?变为现在的85mm?,接地线长度以5000米计算,总体节约成本约17.9万元。3.3社会效益在圆铜线的表面增加镀锡层,可以有效的增强接地线的耐腐蚀性,增加了接地线的使用寿命,减少了因接地材料腐蚀引起的接地故障,为电站的安全运行提供了保障。镀锡圆铜线采用放热焊焊接工艺,其连接点为分子结合,连接可靠,避免了手工焊接人为因素的影响,保证了施工质量。施工操作简单方便,提高了施工效率,缩短了施工工期。节约了不可再生资源(铜)的使用量,响应了可持续发展的要求。4讨论随着各类建筑对接地网的要求不断提高,对接地的使用寿命和安装成本以及环境保护等方面的要求不断改进。以往的常用的接地材料,如镀锌圆钢、镀锌扁钢、裸铜绞线等,其耐腐蚀性、安装简易性等,都需要进一步改进以满足今后各类建筑中对接地网的要求。接地网材料采用了镀锡圆铜线,通过十多年核电站厂房的安全运行,接地效果良好。对圆铜线表面进行镀锡可以很好的加强其耐腐蚀性能,解决了以往裸铜线易腐蚀的弊端,同时还减少了铜材料的损耗,在控制成本的同时,还有效的提升了产品的质量,增强了接地的可靠性。镀锡圆铜线在核电站接地网建设中的应用可作为接地网材料选择的一个借鉴,在同类型核电站的建造以及其他类似建筑中具有较好的推广价值。参考文献:[1] 李秋玮.常规岛及BOP防雷接地专题报告.H003ⅡC-D10302,田湾核电站3、4号机组工程项目.中国电力工程东北电力设计院,2012.03[2] 上海电缆研究所,GB/T3956-2008/IEC 60228:2004,电缆的导体[S]. 中国电器工业协会,2008.12.30[3] 上海电缆研究所.GB/T4910-2009,镀锡圆铜线[S].中国电器工业协会,2009.3.19
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