产品研发背景
石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯是已知强度最高的材料之一,同时还具有很好的韧性,能够弯曲;它同样具有超强导电性以及很高的载流子迁移率,使得它在电力的各种领域都具有无限的价值和充满想象力的前景。
绍兴远胜电力设备有限公司针对目前存在的线路设施接地电阻不达标、接地保护时效性短且更换维修频繁、施工时耗费大量人力物力等情况,成功研发出石墨烯合金接地装置,几年来通过不断试点及批量应用,完善了安装使用石墨烯合金接地装置过程中出现的问题,形成了可靠的石墨烯合金接地装置产品线,为接地需求提供了一套优秀的解决方案。
石墨烯合金快速接地装置的技术特点与特性参数
1、镀石墨烯层厚度测量
在试品不同的位置上取5点进行测量,镀层厚度均应符合技术要求:
试验项目 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 技术要求 |
镀层厚度(mm) | 0.278 | 0.283 | 0.286 | 0.288 | 0.287 | ≥0.254 |
◆在试品任意周长区城,选取平均布局的10点进行测量,均匀性允差应符合技术要求:
试验项目 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 技术要求 |
镀层厚度(mm) | 0.258 | 0.289 | 0.291 | 0.288 | 0.285 | 0.290 | 0287 | 0.289 | 0.289 | 0.287 | ≥0.254 |
均匀性允差 | 0.06 | ≤0.10 |
2、电阻率和导电率试验
测量长度1(m) | 直径d(mm) | 直流电阻r(pΩ) | 电阻率p(pΩ.cm) | 相对导电率 | ||
计算结果 | 技术要求 | 计算结果 | 技术要求 | |||
1.0 | 16.0 | 509.9 | 10.25 | ≤11.50 | 16.8 | ≥15 |
3、短时耐受电流试验
◆试验接线图
H1、H2--隔离开关 K1--断路器 B--大电流试验变压器 K2--低压选相合闸开关
G--高压可调电抗器 FL--磁位计 5--试品
◆试验记录
短时耐受电流 | 电流有效值(KA) | 通电时间(s) | 波形图号 |
技术要求 | 17 | 1 | - |
试验值 | 17.11 | 10.1 | 2015062601 |
◆试验后试品电阻变化
试验项目 | 试验前电阻(pΩ) | 试验后电阻(pΩ) | 试验前后电阻变化率 | 评定 | ||
试验结果 | 技术要求 | |||||
试验结果 | 509.9 | 524.5 | 2.7% | ≤11.50% | 合格 |
石墨烯合金接地产品的优势
石墨烯合金接地装置棒芯采用中195圆钢,使用数控床制作成1.2M长的棒芯,再采用石墨烯、银粉、铝粉、粉铜粉等多种金属材料。通过渗热镀工艺制作而成,多种金属材料与钢的结合为治金分子结合,无电化学腐蚀原电池效应,导电性能良好,放电速度快,耐雷电冲击、不需做任何防腐处理,其防腐机械寿命可达到40年之久。
1、防腐蚀性:
依据标准条款GB/T21698-2008中6.9接地体埋地后腐蚀率测试的检验方法。测得腐蚀率为0.0003mm/年,远低于检验要求的0.03mm/年。依据GB6458-86-盐雾试验国家标准,产品经500小时试验后未见明显腐蚀,达到检测要求。市场上其余产品的使用寿命均远远低于石墨稀接地产品。
2、导电性:
根据DL/T1312-2013检测标准中对电阻率及相对导电率和短时耐受电流进行试验,测得直流电阻率为4.03pn.cm,相对导电率为42.8%,短时耐受电流17.24KA/s。
3、接地安装方式:
本公司产品垂直深度放电,布点少、水平面积小,垂直面积广,完全可以满足防雷泄流等问题,对设备防雷接地安全起到重要保护。另根据公式
当1、d相同,且h等于理深(m)取0.6m时,经计算得出以下结论:
在同等条件下,只要接地极长度超过5.37h既I=5.37*0.6=3.22m时,垂直接地极降阻效果就会超过水平接地极。上述计算未考虑垂直直接接地极埋设深度的影响,现实中垂直接地极上端一般具有与水平接地极相同的理深。鉴于此,单根垂直接地极降阻效果一般都优于相同条件下的单根水平接地极。
4、产品用量:
因使用高导电材料及采用垂直接地方式安装,远胜电力石墨烯接地装置与其余产品相比材料使用量大幅度减少,变相降低了材料成本。
5、施工方法:
与传统材料相比,石墨烯接地装置的安装采用专用工具安装,全程免电气焊,消除了焊点易腐蚀的隐患;在各种土壤电阻率的环境下,使用石墨烯接地装置可极大减少水平预埋距离及开挖土方量,减少施工成本
6、维护更新:
远胜电力接地装置安装与验收过程中不使用其他化学试剂,因本身材料特性及专业施工方式,石墨烯合金接地装置无需定期维护,可保证30年免维修,且接地电阻不会上升。
石墨烯合金接地装置由石墨烯·银·镍·铝等金属材料制成、材料性质稳定,各项性能指标优良,符合《复合接地体技术条件》【GB/T21698-2008】的相关技术要求。其抗拉强度高,无毒无污染,属于环保型材料,电阻率测试平均电阻率为0.135572·m,特别适合接地要求高、土壤电阻率高的场合。多层复合材料接地系统已通过国家绝缘子避雷器质量监督检验中心的检测,完全满足电力系统接地网的相关技术要求
主要引用标准如下:
GB/T228.1 金属材料拉伸试验第一部分:室温试验方法
GB/T239 金属线材料扭转试验方法
GB/T467 阴极铜
GB/T699 优质碳素结构钢
GB/T21698-2008 《复合接地体技术条件》
GB/T3048.2 电线电缆性能试验方法第二部分:金属导体材料电阻率试验
GB/T3048.4 电缆电线性能试验方法第四部分:导体直流电阻试验
GB/T4956 磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度测定磁性方法
GB/T5246 电解铜粉
GB/T6462 金属和氧化物覆盖层横断面厚度显微镜测量方法
GB/T8888 重有金属加工产品的包装,标志,运输和贮存
GB/T10125 人造气氛腐蚀试验盐雾试验
HG/T3592 电镀用硫酸铜
GB/T50169-2006 《电气装置安装工程接地装置施工及试验收规范》
DL/T380-2010 《接地降阻材料技术条件》
产品技术要求
a、规格尺寸:更16mmx单根长度为1.2m
b、石墨烯合金层厚度:采用石墨烯合金(渗热镀)工艺的石墨烯金属层厚度≥0.255mm,误差不大于士0.001mm:
c、抗拉强度:≥680N/mm2
d、平直度误差:≤1mm/m
e、石墨烯金属层可塑性:接地棒弯曲30度时,折角内,外无裂缝。
f、石墨烯金属层结合(石墨烯金属层附着要求):能以车床切削,由接地棒表面往内部切削,使其小于原有直径1mm车削到足以暴露石墨烯金属层与钢棒,石墨烯金属层没有剥离现象。
g、制造工艺:石墨烯合金(渗热镀)工艺
h、石墨烯金属层中石墨烯金属的纯度:≥99% i、直流电阻率≥11.15un.cm,电导率≥15.5%
j、其年腐蚀率低于8.0pm,使用年限≥40年未提及部分不低于现行标准规范,当无相关规范时不低于行业要求。
并应取得国家相关部分认可证书。
石墨烯合金接地装置安装说明
1、该接地装置的材料方环按4X10m计算,施工时S随搭基尺寸不同而定,S变化时应调整L使其总长度不变。
2、按铁搭接地装置图挖接地沟槽,并清理基槽槽底:
3、按照安装示意图在方环每条边中间(避开基础)使用自燃式油镐向地下打入规定数量的石墨烯合金接地极,接地极与方环之间安装石墨烯合金十字连接器;
4、接地引下线与发方环之间安装石墨烯合金十字连接器;
5、在方环的四角附近,方射线与方环之间安装石墨烯合金一字连接器;
6、放射线端头使用自燃式油镐向地下打入规定数量的石墨烯合金接地极,放射线与接地极之间安装十字连接器;
7、引下线端子板与铁搭按照链接图使用螺栓链接,引下线端子板与石墨烯合金导线使用液压钳压紧;
8、筛选接地沟取出的原土,取出砾石和风化岩碎片,将细土回填至与地面相平,回填土时应适量洒水,分层夯实;
9、待全部埋设并连接完毕后测量接地电阻,两周后进行复测。
10、如接地电阻不满足设计要求,可采用在接地网放射线终端多延伸接地导线或多打入到设计要求;
11、禁止使用石块直接回填撞击接地极体,造成接地体的破损影响接地体的导电连续性;
12、石墨烯合金引出装置及接地引下线应紧贴铁搭主材安装,地面以上部分布置力求美观。