新材料纳米碳接地装置施工工艺探讨

穆宏斌

中粮置地山东青岛266000

摘要：电力行业接地装置的导电性、耐腐蚀性、耐冲击性和热稳定性的要求越来越高，传统的接地装置材料已逐渐被新型的纳米碳涂材料代替，现已广泛应用在接地和防雷系统中。与传统的接地施工相比，新型纳米碳接地装置施工工艺简单，劳动强度低，施工质量容易控制。

关键词：新材料；纳米碳；接地；施工工艺；

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一一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。

一、纳米碳接地装置与传统的接地装置对比及适用范围

1.纳米碳防腐接地装置的优点。（1）机械强度。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。（2）耐腐蚀性。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。纳米碳接地装置可有效防止各种化学腐蚀，大大延长接地网的使用寿命，同时，由于其直接与土壤接触的部分是纳米碳涂层，可有效防止对生态环境造成的重金属污染。（3）导电性。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。（4）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。（5）使用寿命。经理化和老化试验，纳米碳涂料使用寿命在50a以上。传统的接地扁钢一般使用寿命为10～15a，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。（6）适用范围。可广泛应用于各种工作接地和保护接地工程。如：配电系统、通信系统、建筑系统、医疗科研、军用设施，及其它行业的工作接地及易燃易爆场所的接地工程等。（7）可施工性。施工与镀锌扁钢、镀锌圆钢的施工工艺相同，无须特殊的工机具及材料，只需合格的焊工即可。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)。

2.纳米碳防腐接地装置的缺点，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。

3.纳米碳接地模块的优、缺点。（1）纳米碳接地模块的优点。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。2)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)。3)在高土壤电阻率地区，能有效降低接地网的接地电阻。4)耐大工频和冲击电流冲击，电阻稳定。5)耐腐蚀、无毒、使用寿命长、安装简单。（2）纳米碳接地模块安装方法自有特点。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，如敲击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，将垂直模块放人，四周回填细土或降阻剂．保证接地效果。（3）纳米碳接地模块的缺点。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。

二、施工工艺流程及操作要点

1.施工工艺流程（图1）。

2.工艺操作要点。（1）图纸会审。由专职工程师组织班组长、施工人员进行图纸会检，会检施工图中的施工要求和技术要领。（2）技术（安全、环境）交底。由专职工程师组织班队长、班组技术员及参与施工人员进行技术（安全、环境）交底。技术交底以施工图纸，技术说明书及《接地装置施工作业指导书》为依据，向作业人员明确任务目标、质量标准、质量保证措施，以及施工过程中应注意的安全、环境事项等，并要求全员签字。（3）根据图纸设计要求进行放线开挖，按照设计要求开挖至-1.5m；当无设计规定时接地体顶面埋设深度不小于0.8m。（4）按照设计接地极位置，在接地沟内打孔，深度为接地极长度减0.2m，然后将接地极插入孔中，并用细土分层填实。（5）连接接地极间的水平接地线敷设，将穿墙（楼板）及出地面的接地线在敷设前放置套管。（6）焊接接地极与接地线的接合处，清除焊接部位的焊渣、药皮、污垢等，涂刷防腐导电涂料两遍，期间需第一层干透后再刷第二遍。（7）涂刷完毕后，应及时请建设、监理单位进行隐蔽前检查（检查内容：材质、安装位置、焊接质量、材料规格型号等），检查符合设计及施工验收规范要求。（8）待防腐层涂料干透后，先用细土回填，不得有砖、瓦、石块、铁钉等坚硬杂物，回填时应分层夯实；室外接地回填宜有100-300mm高度的防沉层。（10）接地电阻测试，选择晴朗天气，用专用接地摇表进行测试，组织建设、监理单位相关责任人员进行现场见证。

三、接地装置效果

某新能源化工有限公司中煤蒙大项目室内、外接地装置采用本工法施工，接地电阻值一次合格率100%，测试电阻值为0.3Ω，有效保证了全厂接地装置与接地网之间的连接。新材料纳米碳接地装置的使用，以其优良的导电性能有效节约了钢材的使用，简便易行，提高了工程质量，经济和社会效益显著。

四、施工安全及环保措施

严格遵守安全、环境保护相关的有关规定，同时遵守以下事项：（1）施工前必须进行技术安全交底，施工人员必须做到四个明确：施工任务明确，施工方案明确，质量要求明确，安全注意事项明确；（2）进入施工现场，必须按规定戴好安全帽，高空作业系好安全带；（3）使用磨光机时要戴好保护眼镜；（4）施工用的电源线严禁裸露；（5）施工区域应做好安全防护，现场杂物清理干净，防风雨措施良好；（6）使用化学物品时施工人员必须做好个人防护，避免化学药品直接与皮肤接触，如不小心溅入眼睛，应立即用清水冲洗，必要时送医院处理；（7）施工现场作业区域禁止吸烟；（8）接地极防腐用后的油漆桶与油漆刷，按照要求分类存放，集中处理，避免环境污染；（9）接地极焊接时，必须使用面罩避免光污染与废气污染对人体的伤害；（10）电焊条头不得随意丢弃，要放在随身携带的焊条筒内。

总之，电力行业接地装置的导电性、耐腐蚀性、耐冲击性和热稳定性的提高，有利于设备及系统安全稳定运行。纳米碳接地装置施工工艺能够有效提高纳米碳接地装置施工效率，通过精心施工、合理组织，能够为工程创造可观经济效益。纳米碳接地装置施工工艺以其降阻高效、接地电阻稳定、使用寿命长、安全性高、安装方便及无毒无污染的特性将极具推广应用。

参考文献：

[1]张秋月，新材料纳米碳接地装置施工工艺研究.2017.

[2]梁青海，浅谈新材料纳米碳接地装置施工工艺探讨.2017.