新型導電聚合物應用研究

李春和劉靖波張 鷗劉金源(遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 0000；國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟技術研究院，遼寧 沈陽 0000）

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新型導電聚合物應用研究

李春和1劉靖波1張 鷗1劉金源2
(1遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110000；2國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟技術研究院，遼寧 沈陽 110000）

摘 要：本文通過實驗室模擬實驗與現(xiàn)場試驗，研究了新型導電聚合物金屬復合接地材料的電氣性能和耐腐蝕性能，結(jié)果表明，這種材料可以替代現(xiàn)有金屬接地材料，解決接地網(wǎng)的腐蝕問題。

關鍵詞：接地 腐蝕 導電聚合物

0 引言

接地是為保證電氣、通訊、微電子設備及設施、建筑物、構(gòu)筑物及人身安全的重要手段。隨著電力、通訊、微電子以及尖端科學的不斷發(fā)展和技術的進步，對于接地裝置和接地系統(tǒng)的技術指標要求也越來越高。特別是為保證現(xiàn)代電力、微電子系統(tǒng)及自動化管理系。統(tǒng)，能夠安全可靠的運行。傳統(tǒng)的金屬接地在土壤介質(zhì)和入地，電流的作用下會發(fā)生腐蝕問題，導致接地截面積逐漸變小，甚至發(fā)生事故。因此，良好接地性能和耐腐蝕性能顯得尤為重要。

近年來，由于接地材料腐蝕，致使接地電阻阻值升高，而造成接地裝置的熱穩(wěn)定性能降低，從而引發(fā)的設備因雷擊而損壞事故也頻頻發(fā)生。

1 概述

鋼和銅等金屬材料作為接地體由于其來源廣，機械強度高，施工時焊接制造方便，因此目前成為接地體網(wǎng)的首選材料。但是金屬與土壤接觸的部分極容易和土壤中的各種離子產(chǎn)生離子交換發(fā)生金屬的腐蝕，造成接地材料提前失效。在地表600mm以下部分，由于土壤中富含氧等去極化成分，這種腐蝕作用更強，由于金屬材料的腐蝕可能致使接地裝置的接地電阻值增高，從而誘發(fā)接地事故。

新型導電聚合物金屬復合接地材料采用金屬材料作為增強芯材，將非金屬彈性體導電材料包裹在金屬芯材的外部，利用高導電性的高分子材料將金屬增強線芯與腐蝕介質(zhì)隔絕開來，并進一步提高接地材料的接地性能。有效地解決了因接地體腐蝕而引發(fā)的接地裝置接地電阻阻值升高的問題。在廉價導電的金屬絲棒外表面制備一層高彈性聚合物護套，利用聚合物可以阻擋離子傳輸?shù)奶匦?，使金屬材料與土壤環(huán)境完全隔絕，從而起到保護金屬材料的作用。而聚合物本身高的彈性使得護套能夠容易地釋放在制備、施工、服役過程中產(chǎn)生的應力，使得護套不易發(fā)生破損與剝離。

本文通過實驗室測試與現(xiàn)場埋設試驗，驗證這種新型導電聚合物金屬復合材料在電力系統(tǒng)作為接地材料中的性能，并分析其在輸變電系統(tǒng)中的適用性。

2 導電聚合物實驗室測試

參照中國有色金屬工業(yè)總公司中華人民共和國冶金工業(yè)部標準：土工試驗規(guī)程（YSJ225-92/YBJ42-92）中的電解失重方法，對導電聚合物金屬復合材料進行耐腐蝕性測試。測試介質(zhì)采用土壤，土壤采至于沈陽市渾南新區(qū)桃仙鎮(zhèn)，原狀土壤取回后經(jīng)過105℃烘干8小時，砸碎后過200目篩子，備用。測試時土壤加入蒸餾水至飽和狀態(tài)。測試結(jié)果顯示，經(jīng)過24小時6V電壓電解后，再次稱量導電聚合物接地極的重量。計算平均失重0.03g。失重率＜0.04%?？梢娫摬牧系母g率極低。材料耐腐蝕性能極佳。圖1為導電聚合物金屬復合接地材料樣品照片。表1為導電聚合物金屬復合接地材料的試驗結(jié)果。

圖1 導電聚合物金屬復合接地材料腐蝕試樣照片

表1 導電聚合物金屬復合接地材料腐蝕試驗結(jié)果

依據(jù)GB 21698-2008復合接地體技術條件，對導電聚合物接地極沖擊電流耐受性能和工頻電流耐受性能進行了檢測，經(jīng)施加沖擊電流1kA，20次，相鄰兩次間隔1分鐘；施加工頻電流10A，5次，每次10秒沖擊后，導電聚合物接地電極通過檢驗驗證，其電氣性能國標中的要求。圖2為本次電氣試驗的樣品照片。

3 現(xiàn)場試驗

試驗場選擇在盤錦市郊的一處66kV輸電桿塔塔基下。試驗場環(huán)境與運行環(huán)境相同。將導電聚合物金屬復合接地材料加工成2米長的接地極。與相同直徑相同長度的圓鋼和銅絞線接地極同時埋設在試驗場中，樣品間距0.6米。樣品埋深0.6米。試驗場土壤電阻率為20Ωm左右。試驗周期為120天。試驗從5月份至9月份。環(huán)境溫度變化不大。圖3為試驗周期內(nèi)樣品的接地電阻變化。

圖2 導電聚合物金屬復合接地材料電氣試樣照片

試驗結(jié)果可以看出，導電聚合物金屬復合接地極的接地電阻介于鋼接地材料與銅接地材料之間。隨著埋設周期的進行，鍍鋅鋼接地極的接地電阻隨時間增加較大，可能是由于試驗場土壤電阻率低，土壤腐蝕性較強，造成鋼材料腐蝕較快，在材料表面形成導電性差的腐蝕產(chǎn)物。銅材料的接地電阻也隨著埋設周期接地電阻有所增加，但增加幅度較小。導電聚合物金屬復合接地極的接地電阻幾乎不變。由于這種材料具有非常優(yōu)良的耐腐蝕性能。因此，解決了由于材料腐蝕造成的接地性能下降問題。

4 結(jié)論

對導電聚合物金屬復合接地材料進行了研究。實驗室和現(xiàn)場試驗測試結(jié)果表明，這種材料具有非常優(yōu)良的電氣性能、接地性能和耐腐蝕性能。由于其低廉的價格，在未來可以替代現(xiàn)有接地材料，解決長期困擾輸變電系統(tǒng)中接地腐蝕問題。

圖3 現(xiàn)場試驗試驗結(jié)果

中圖分類號：TE980.1

文獻標識碼：A

DOI：10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2016.04.070.02

作者簡介：李春和（1986-），遼寧本溪人，本科，高級工程師，主要從事電力系統(tǒng)自動化。

Research to Application of Conductive Polymers

LI Chun-he, LIU Jing-bo, ZHANG Ou, LIU Jin-yuan
(1.Liaoning Electric Power Co., Ltd.Shenyang 110000, China 2.Panjin power company, State grid corporation of China, Shenyang 110000, China)

Abstract：In this paper, electrical and anticorrosion performance of conductive polymer grounding material was studied.The results show that the new grounding materials can replace metals grounding materials using in power supply system.

Keywords:grounding; corrosion; conductive polymers