石墨基材料

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石墨基材料

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石墨基柔性復合接地材料（Flexible Graphite Composite Electrical Grounding Material）產(chǎn)品介紹

石墨基柔性接地材料是國網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司重點(diǎn)推廣的復合防雷接地材料，其結構如圖所示。采用了Litz 線(xiàn)的結構原理，其內部的電磁場(chǎng)能夠比較均勻地分布，從而使得各根石墨導體上的電流分布較為平均。其制備選用高純鱗片石墨（純度≥95%），通過(guò)石墨的預處理制備膨脹石墨，并選用無(wú)機纖維與合成纖維以及一定配比的水乳型導電粘合劑，通過(guò)輥壓、熱塑以及絞線(xiàn)成型工藝制備而成，其柔化工藝將具有良好導電性和耐腐性的石墨進(jìn)行柔化改性，使其電氣性能、理化性能、力學(xué)性能滿(mǎn)足防雷接地技術(shù)及工程施工要求，較好解決了輸電線(xiàn)路桿塔、變電站、發(fā)電廠(chǎng)、通訊基站、鐵路、港口碼頭、油氣設施、建筑等工業(yè)及民用接地設施腐蝕及接地電阻不穩定問(wèn)題，在實(shí)際應用中同傳統的銅鋁接地材料相比具有明顯的優(yōu)勢。

石墨基柔性接地材料主要特性

（ 1）良好的導電性與抗沖擊性能，實(shí)測電阻率約 3.25×10^-⁵Ω·m（通過(guò) 材料改進(jìn) 可進(jìn) 一步降至10^-⁶Ω·m 級別），試驗表明，接地體及連接點(diǎn)在 120kA以上的沖擊電流作用下結構穩定，滿(mǎn)足雷電流和短路故障電流的排散。

（ 2）穩定的防腐蝕性能。在酸、堿、鹽等土壤條件下的耐腐蝕性遠優(yōu)于金屬接地材料，并且與降阻劑的配合使用不會(huì )造成接地體的腐蝕，降低了接地裝置的全壽命周期成本。

（ 3）力學(xué)結構穩定。石墨復合接地材料（Φ 28mm）的抗拉強度≥ 23kN，連接點(diǎn)的抗拉強度≥ 7kN，滿(mǎn)足實(shí)際接地施工需求。

（ 4）良好的熱穩定性。新型接地材料在高溫（ 200℃試驗）與低溫（ -40℃試驗）條件下結構穩定，并且其電阻率具有負溫度特性。

（ 5）石墨復合接地材料具有柔性可彎曲的特點(diǎn)，可以根據實(shí)際地形條件靈活選擇施工方式，降低施工成本。接地體與土壤承受相同的外力形變，與土壤貼合度高。

（ 6）石墨復合接地材料二次利用價(jià)值低，有效地預防人為偷盜及破壞。

（ 7）材料生產(chǎn)成本可控，相對于銅等金屬材料等具有成本優(yōu)勢。

石墨基柔性接地材料主要性能指標

序號	性能項目	實(shí)測結果
	外觀(guān)檢查	產(chǎn)品外觀(guān)緊致,粗細均勻，表面平整光滑，無(wú)明顯斷線(xiàn)續點(diǎn)。
	尺寸檢查	橫截面為圓形，直徑28mm,測量值與設計尺寸的比值在0.95-1.15。
	電阻測量試驗	產(chǎn)品直流電阻率不大于5´10^-5Ω•m；
	工頻電流耐受試驗	對產(chǎn)品分別施加20A工頻電流10次10s，單位長(cháng)度直流電阻率不大于10%，接續電阻不大于5mΩ。
	沖擊電流耐受試驗	對產(chǎn)品分別施加8/20µs、50kA沖擊電流20次，單位長(cháng)度直流電阻率不大于10%，接續電阻不大于5mΩ。
	抗彎性能檢測	按曲率半徑不小于0.3米進(jìn)行正反方向各10次弧度90度折彎。從外觀(guān)無(wú)斷股、破損等缺陷，單位長(cháng)度直流電阻變化率不大于10%。
	抗扭性能檢測	經(jīng)受5捻/m扭轉5圈，并保持10s，外觀(guān)外觀(guān)無(wú)斷股、破損等缺陷，單位長(cháng)度直流電阻變化率不大于10%，接續電阻不大于5mΩ。
	抗拉性能檢測	施加1kN時(shí)停止加載并保持10s，接續件與產(chǎn)品連接部位無(wú)明顯滑脫現象，單位長(cháng)度直流電阻變化率不大于7.5%。
	高溫耐受性能檢測	產(chǎn)品置于100℃恒溫箱中保持0.5h后取出，恢復室溫后，重復抗拉試驗，單位長(cháng)度直流電阻變化率不大于10%，接續電阻不大于5mΩ。
	低溫耐受性能檢測	產(chǎn)品置于-55℃恒溫箱中保持0.5h后取出，恢復室溫后，單位長(cháng)度直流電阻變化率不大于10%，接續電阻不大于5mΩ。
	抗腐蝕性能檢測	酸堿土壤模擬溶液PH3-9五中浸泡72h后洗凈烘干，單位長(cháng)度直流電阻變化率不大于10%，接續電阻不大于5mΩ。
	阻燃性能檢測	將產(chǎn)品一端在本生燈火焰中灼燒并保持10秒鐘，試驗過(guò)程中，不存在有焰燃現象，施加火焰后引發(fā)的跌落物不點(diǎn)燃脫脂棉等。

石墨基柔性接地材料在工程應用中的優(yōu)勢

1）作為一種新型的非金屬接地材料，石墨復合接地材料相比于現行的金屬接地材料，具有防腐蝕、低成本、易運輸施工、與土壤貼合緊密、防偷盜等特點(diǎn)。

2）相比于金屬接地材料，石墨復合接地材料趨膚效應不明顯，材料利用率高，并且電感效應小于鋼接地材料。這使得石墨復合接地材料的工頻接地電阻小于鋼接地材料，高頻雷電流作用下的沖擊接地阻抗遠小于鋼。

3）石墨復合接地材料在惡劣地質(zhì)條件下滿(mǎn)足輸電線(xiàn)路桿塔接地工程應用要求，具有實(shí)際應用價(jià)值與前景。

石墨基柔性接地材料的實(shí)際應用

應用1：桿塔防雷接地

工程目標：“保工頻、降沖擊”
施工方法：兩步法，
1）根開(kāi)+火花刺→降沖擊電阻
2）放射線(xiàn)→降工頻電阻

應用2：電廠(chǎng)大型接地網(wǎng)改造

1）改造目標：可從0.28W降到0.15W；
2）不能用扁鋼作為接地改造用材，磁性材料感抗大。
3）不能用銅棒作為接地用材，電解腐蝕。
4）只能采用柔性石墨復合接地體，才能較好完成改造任務(wù)

應用3：通信調度大樓降阻改造

可從3.3W降到0.5W
園區面積小，如果不利用附近條件，無(wú)法完成
河道污水是良好的散流體
河道中，銅、扁鋼都不能用

應用4：變電站接地改造方案

可從現有地網(wǎng)的1.2W降到0.5W
在變電站內改造傳統方式不能達到降阻要求
利用站外綠化帶，不破壞園林景觀(guān)

應用5：柔性石墨輔助陽(yáng)極

滿(mǎn)足陽(yáng)極材料的要求：
- 良好的導電性（10^-5Wm）
- 與土壤或地下水接觸時(shí)有穩定的接地電阻（柔性編織，土壤粘合緊密）
- 在高電流密度下，其表面的極化較?。ㄔ试S電流密度5-10A/m²）
- 在惡劣環(huán)境中腐蝕率小，化學(xué)穩定性好（本質(zhì)耐腐）
- 有足夠的機械強度（1kN），便于施工安裝（壓接）
- 價(jià)格低，來(lái)源方便（儲量豐富）
- 降阻效果好（易延展）
- 避免土壤金屬污染，降低排放
- 無(wú)需敷設陽(yáng)極地床
常用的輔助陽(yáng)極：
- 高硅鑄鐵、石墨、鋼鐵
- 銅芯柔性陽(yáng)極、貴金屬氧化物