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塑料角码
摘要：新型技术纳米碳涂料一种在镍粉和石墨粉防腐导电涂料在接地网腐蚀应用的基础上研制的新一代防腐导电涂料。它以纳米碳作为导电添加剂，比石墨粉和镍粉防
腐涂料有更强的导电性和防腐蚀性，应用在接地装置中已经成为一种简单、高效、 价优的防雷接地产品。它利用纳米碳的高导电率和环氧树脂优异的结合力和防腐
蚀率，从而保证接地网稳定、高效的运行。纳米碳接地材料以镀锌扁钢为主材， 具有钢的高强度和热稳定性，耐腐蚀性强，导电性能更优越，优良的表面结合性
能，使用寿命长，适用范围广，施工简便。本文主要介绍新型纳米碳涂料在接地
装置中的应用，结合其原理、特点、与传统接地装置的对比及实际使用、检测的
效果，分析纳米碳接地装置在防雷接地系统中的优越性，简要介绍此新型接地装
置的施工工艺。
关键词：接地腐蚀新型技术新型纳米碳防雷接地
1 前言
宁夏银川哈纳斯重烃脱除项目在进行全场防雷接地网的施工时需要与老厂的主接地网进行连接，现场发现在开挖老厂的接地网时，发现现场的接地网已经开始部分腐蚀。因为近年来我们国家因接地网腐蚀问题引发了多起重大电力运行事故，所以在和技术员交流这个问题的时候，我们想了解学习一下有没有比扁钢和接地线更加有力的新型接地技术。在采购本项目的接地材料的时候和供货单位咨询这项技术。并且了解到四川石化乙烯装置项目已经把这项措施应用到了施工建设中。通过购货单位我们联系到此项目的负责人全面的系统的认知了新型纳米碳接地装置。
接地装置一般由接地线（镀锌扁钢、镀锌圆钢、铜包钢等）、接地体（接地极、深井接地极等）组成。为解决接地网的腐蚀问题，随着接地技术的不断完善，一种新型的防雷接地材料--纳米碳复合型防腐接地装置应运而生。此种接地装置越来越广泛地应用在诸多接地及防雷系统中。四川石化乙烯装置使用了此种接地装置，从使用的效果来看，此种接地装置远超于传统的接地装置（镀锌扁钢、镀锌圆钢、铜包钢等）。由此可以确定，纳米碳复合型防腐接地装置是防雷接地系统的一种革新。
2 纳米碳接地的原理及特点
2.1 纳米碳防腐接地材料的原理、特点：
2.1.1 结构：以镀锌扁钢为主材，通过特殊工艺，将纳米碳涂料均匀覆盖在镀锌扁钢上，形成双导电的复合材料。
2.1.2 纳米碳导电涂料：它是在镍粉和石墨粉防腐导电涂料在接地网腐蚀应用的基础上研制的新一代防腐导电涂料。它以纳米碳作为导电添加剂，比石墨粉和镍粉防腐涂料有更强的导电性和防腐蚀性，是一种简单、高效、价优的防雷接地产品。它利用纳米碳的高导电率和环氧树脂优异的结合力和防腐蚀率，从而保证接地网稳定、高效的运行。
2.1.3 特点：具有优良导电性、耐腐蚀性、耐冲击性和热稳定性等。
2.1.4 主要技术参数：
1)固含量：≥40%
2)干燥时间：表干2-3h；实干24h
3)耐冲击强度：≥144cm
4)4)室温下电阻率：≤0.5Ω.M
5)附着力：1级
6)耐盐碱性：在10%NaOH溶液中浸泡1000小时不起泡、不生锈；在10%NaC1溶液中浸泡
有机溶剂回收1000小时不起泡、不生锈；在10%HC1溶液中浸泡1000小时不起泡、不生锈、无溶胀、不脱
落。
7)电阻率：10-3Ω.CM
8)涂层厚度：平均≥0.07mm
9)大电流冲击：(30KA/2S)涂层无灼伤、剥离现象，外观光滑，没有分层、脱落、龟裂、
擦伤、皱纹、橘皮等现象。
2.1.5 如图一所示，以下是四川石化乙烯装置项目中将新型技术纳米碳接地用于实际的实
物图。下图是纳米碳涂料已均匀的涂于镀锌扁钢上面的安装图，其中断开焊接处由于涂料
破坏，重新刷了一层纳米碳接地涂料，并放置于已开挖好的接地沟内。
纳米碳接地装置实物图（图一）
2.2.1 原理：纳米碳接地模块是一种内防腐外降阻的复合接地体，内经防腐处理的金属支
架为电极芯，以高导电石墨粉和含电解质导电物的硅酸盐为主要原料，经高压压制成型，
最后经陈化处理的无机接地体。
2.2.2 特点：金属电极与高硅酸盐形成高致密层，可防止包括海水在内的一切腐蚀介质的
侵蚀。纳米碳接地模块内置镀锌圆钢或角钢，将其与被保护的地线连接时，金属接地体与
大地有效接触面积大大增加。由于接地模块具有吸湿、保湿和稳定的导电性，因此金属接
地体与大地的接地电阻将大大减少，从而充分发挥接地模块的降阻作用，具有与物理降阻
剂同等降阻效果。
2.2.3 主要技术参数
电阻率实验ρ≤0.1Ω.M
冲击电流耐受实验△R%≤10%
工频电流耐受实验△R%≤10%
酸碱度测量实验PH=8-12
变速箱取力器模块内金属接地体腐蚀实验平均腐蚀率≤0.3mm/年
物理性参考实验：失水实验ρ≤0.1Ω.M
冷热循环实验ρ≤0.1Ω.M
水浸泡实验ρ≤0.1Ω.M 2.2.4 接地模块实物图
如图二所示，以下是四川石化乙烯装置项目中接地模块用于实际的实物图，模块与接
地扁铁采用焊接方式连接，药皮处理干净后，刷防腐专用涂料做防腐处理。接地模块最重
要是具有吸湿、保湿和稳定导电性的作用。
3 施工工艺
3.1 垂直接地体的埋设深度其顶部不应小于0.8m.
3.2 接地体埋设位置距建筑物体不宜小于1.5m，遇到垃圾灰渣等埋设接地体时，应埋设细
土，并分层夯实。
（图二）
3.3 按设计要求，纳米碳扁钢之间、纳米碳扁钢与接地模块之间采用焊接方式连接，焊接处焊缝应饱满并有足够的机械强度，不得有夹渣、咬肉、裂纹、虚焊、气孔等缺陷，焊接处的药皮处理干净后，刷防腐专用涂料做防腐处理。
3.4 用土填满、捣实，使接地体与土壤紧密接触。
3.5 连接完毕后，应及时请质检部门进行隐蔽前检查（检查内容：材质、安装位置、焊接质量、材料
规格型号等），经检查符合设计及施工验收规范要求，方可进行回填，并在隐蔽记录上记录接地电阻摇测数值。
4 深井接地极的原理及特点
4.1 工作原理：深井接地极是一种最简单的长垂直接地极，是短垂直接地极在长度方面的一种延伸。它是利用焦炭体把接地极电流直接引入到地下深层导电层，避免接地电流在地表面扩散。
4.2 特点：深井接地极主要利用下列因素提高接地电阻的降阻效果的。
4.2.1 减少接地电阻最直接的方法是增加接地极的长度。
4.2.2 利用电阻率较低的深层土壤，降低土壤的平均视在电阻率。
4.2.3 在接地极周围形成低电阻率材料填充区，相当于增大了接地极的等效直径。
4.3 作法：深井接地极一般安装在较深的井内（地表层10米以下），井口上方即是接地干线，该井体内部设置有接地极本体，接地极本体由接地极管体和接地引线组成；该接地极管体的内部填充满防腐剂和降阻剂，它的直径小于井体的直径，高度远小于井体的高度；接地极管体设置于井体下方，并且其中一端与井底壁接触，另一端与接地引线一端相连；接地引线另一端则与井口上方的接地干线相连；在井体的空间里填充满降阻剂。
4.4 深井接地极的安装示意图
t5电子镇流器4.5 适用范围：深井接地极形成前后并不改变深井以外土壤的结构、电阻率和地下水分布。当深井接地极用于上层土壤的电阻率很大、土层厚度小于接地极长度、下层土壤的电阻率很小的地区时，它的降低接地电阻的效果很明显。然而，深井接地极在上层土壤的厚度小于接地极长度、下层土壤的电阻率较上层高的地区使用时，它的降低接地电阻的效果较差。因此，从降低接地电阻的效果的角度来说，深井接地极适用于土壤均匀的地区，或上层土壤厚度小而且下层土壤电阻率很小的土壤结构分层的地区；它不适用于上层土壤厚度小于接地极长度、下层土壤电阻率高的地区。
5 纳米碳接地装置与传统的接地装置对比及适用范围
5.1 纳米碳防腐接地装置的优、缺点：
5.1.1 纳米碳接地材料以镀锌扁钢为主材，具有钢的高强度和热稳定性，锌具有阴极保护功能，其机械强度与镀锌扁钢相同。
5.1.2 耐腐蚀性强：镀锌接地材料由于镀锌层的厚度问题，使用年限较短。纳米碳接地材料对于酸性环境而言，纳米碳接地扁钢以脂环胺为固化剂，利于涂层耐酸性的提高。对于碱性介质而言，由于树脂的固化是经过缩合、闭环等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，因此，纳米碳接地扁钢其耐碱性能更为优越。有效的防止了各种化学腐蚀，大大的延长接地网的使用寿命。纳米碳接地装置直接与土壤接触的部分是纳米碳涂层，因此，有效的防止了对生态环境造成的重金属污染。
5.1.3 纳米碳作为覆层材料，其导电性是钢的5倍以上，导电性能更优越。通过纳米碳的高导电率，保证接地装置高效的导电性能。纳米碳涂料的电阻率仅为土壤电阻率的百万分之一。作为金属接地体与土壤的中间层，纳米碳导电防腐涂料电阻率接近一般金属，导电性能优良。
5.1.4 优良的表面结合性能：纳米碳防腐涂料的分子结构中有环氧基、羟基和醚基，故有高度的极性，所以粘合力特别强，这是环氧树脂作为涂料的最优良性能。
rrggg5.1.5 使用寿命长，经理化和老化试验，纳米碳涂料使用寿命在50年以上。传统的接地扁钢一般使用寿命为10-15年，特别是在高阻土壤地区、高酸碱盐地区或较潮湿的土壤中使用寿命会更短。
5.1.6 适用范围广，广泛应用于各种工作接地和保护接地工程。如：
配电系统：发电厂、变电站、输电线路等接地工程。
通信系统：各种通信、塔、程控交换机机房及有线电视网络等接地工程。
建筑系统：各种宾馆、饭店、高层建筑等防雷接地工程。
医疗科研：各种精密医疗设备及科研仪器的工作接地。
军用设施：军用通信、雷达等设施的接地工程。
其它行业的工作接地及易燃易爆场所的接地工程等。
5.1.7 施工简便，无须特殊的工机具及材料，只需合格的焊工即可。与镀锌扁钢、镀锌圆钢的施工工艺相同。但与铜包钢接地线的施工工艺不同，铜包钢施工需要与接地线相对应的模具、焊药等，并经专门培训才能上岗操作，在施工过程中具有一定的危险性（火焰灼伤、烫伤等）。
5.1.8 检查实例：
1）使用纳米碳扁钢与传统镀锌扁钢在同样地质及同样长度的接地电阻测试，低于传统镀锌扁钢接地电阻值1/3以上（如乙烯塔、丙烯塔做的临时镀锌扁钢接地装置接地电阻实测值为1.1Ω；纳米碳接地装置接地电阻实测值为0.26Ω）。
2）2011年12月对乙烯装置各区分别进行了接地电阻测试，每个区不少于6个测试点，最大接地电阻值为0.4Ω，远远低于设计要求值4Ω的标准。
5.1.9 四川石化乙烯装置土质为轻亚粘土和沙卵石层，地表3米以下为水层，地面环境常年湿润、地下潮湿，此地质要求接地线的机械强度、耐防腐性能及导电性能更高，选用纳
米碳接地装置较为理想。
5.1.10 缺点：成本投入较高，高于镀锌扁钢3倍以上，但低于铜包钢。由于铜包钢接地线具有较强的钢丝的柔韧性及铜的良好的导电性等优点，适用于高阻土壤地区及土质有沉降的地区，如神华宁煤烯烃项目，使用铜包钢作为接地线，其土质为湿陷性黄土具有沉降性，所以选用具有柔性的线性接地线。铜包钢接地材料还由于价格高、施工工艺较复杂等因素，并没有广泛应用于接地、避雷系统中。
5.2 纳米碳接地模块的优、缺点：
5.2.1 纳米碳接地模块采用化学稳定非金属导体材料作为模块的导电介质，其导电性不受季节影响。
5.2.2 其具有吸潮、保潮、保持与土壤有效接触的性能。接地电阻值低于传统的接地极（镀锌角钢、钢管）。
5.2.3 在高土壤电阻率地区，能有效降低接地网的接地电阻。
5.2.4 耐大工频和冲击电流冲击，电阻稳定。
5.2.5 耐腐蚀、无毒、使用寿命长、安装简单。
5.2.6 与传统的接地极安装方法不同：传统的接地极（镀锌角钢、钢管、铜包钢棒等）在接地极坑挖到一定程度时，可以使用硬物敲击，纳米碳接地模块不能使用硬物敲击，如使用很可能破坏电极芯及四周的石墨粉和硅酸盐覆合物，破坏内部结构，影响导电效果。所以，必须将接地极坑全部挖到需要的深度，将垂直模块放入，四周回填细土或降阻剂，保证接地效果。
5.2.7 缺点：价格高、体积大、重量大、安装时不能用硬物敲击，储存应水平放置在不受外力的环境中，搬运及安装时要轻拿轻放。
6 质量检查及控制
6.1 严把材料验收关，材料的验收需检测工程师及监理签字确认后才允许进入施工现场。避免材料在运输过程中破坏纳米碳涂层，应轻拿轻放。
6.2 接地沟的开挖应平整，沟内无杂物，避免纳米碳材料的纳米碳涂层被破坏及受到不必要的机械应力。
6.3 纳米碳防腐扁钢与传统使用的镀锌扁钢、圆钢安装方法及验收标准一致。依据国标《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-2006之规定，扁钢与扁钢焊接长度为扁钢宽度的6倍；扁钢与圆钢间的焊接长度为圆钢直径的6倍；扁钢与接地模块焊接时，因模块的电极芯已引出，引出线与扁钢焊接，焊接长度为电极芯直径的6倍。所有焊接面（至少三面焊接）需去除焊渣后，焊接无夹渣、咬肉等缺陷。在焊接部位外侧100mm范围内涂抹纳米碳防腐涂料。
6.4 纳米碳接地线敷设完毕上下各铺设100mm的细土，保证接地线与大地良好的接触，同时也保证良好的导电性能。回填土应无杂物，并分层夯实。
6.5 接地模块安装时，要轻拿轻放垂直安装，模块坑应大于模块直径，深度与模块长度一致，四周铺设细土并夯实，回填土应无杂物碎石等。
6.6 在深井接地极四周，配置降阻剂，降阻剂的配比按照生产厂家技术文件执行。降阻剂配置完毕回
填细土。深井接地极上方按照设计说明配置接地观测井，在今后的维护、检查中，可以随时对深井接地极及整个接地网进行检测及维护。
7 结束语
回收钽电容纳米碳接地装置能有效的改善防雷接地系统中耐腐蚀性及导电性的问题，同时有效的提高了接地网的使用寿命，将来会在石油、化工等领域得到广泛的应用。
参考文献
国标《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-2006
国标《建筑电气工程施工质量验收规范》 GB50303-2002
豫公网安备41160202000603
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