1.2導電率
地網材料的導電率直接影響變電站地網的工頻電阻和沖擊電阻。按照國際退火銅標準(IACS)規定的導電率,標準銅的導電率為100%,標準鋼僅為10.8%,銅的導電率約是鋼的10倍。鍍銅鋼材料根據鍍層厚度不同,導電率約為20%~40%,遠好于鋼質接地材料。在高頻雷電流沖擊時,由于導體的集膚效應更加明顯,鍍銅鋼接地材料的高頻導電特性比鋼接地材料優勢進一步擴大。
1.3熱穩定性
接地材料的截面積主要取決于它的熱穩定性。表征材料熱穩定性特征的材料的熱穩定系數C。銅材的熱穩定系數為210,鋼材為70,而30%鍍銅鋼絞線約176。相同短路條件下,鋼接地體所需的截面積為銅材的3倍,是30%鍍銅鋼絞線的2.5倍。
1.4施工難易度
變電站接地設計中,鋼接地網一般采用鍍鋅扁鋼作為水平地網材料,鍍鋅角鋼作為垂直地網材料;銅覆鋼地網一般采用鍍銅鋼絞線作為水平地網材料,采用鍍銅圓鋼作為垂直接地極。鍍鋅扁鋼受鍍槽長度限制,每根長度一般不超過6m,變電站的水平地網長度通常在100m~300m左右,整個地網敷設時就會產生大量的搭接接頭,而鍍銅鋼絞線每盤線的長度可以達到200m,可大大減小接頭數量,不僅減少許多施工量,還可以提高系統可靠性。作為垂直接地極鍍銅圓鋼接地棒比鍍鋅角鋼更容易打入土壤深處,接地施工也更方便。
1.5焊接可靠性
鍍鋅扁鋼的搭接主要靠電弧焊,接時由于焊點溫度高,焊弧直接暴露在空氣中,當空氣侵入時,液態金屬會發生強烈的氧化、氮化反應,還有大量金屬蒸發,而且空氣中的水分在電弧高溫下分解出的氫原子可以溶入液態金屬中,導致接頭氫脆[4],塑性和韌度降低,甚至產生裂紋。另外,由于手工焊接時,焊點直接暴露在空氣中,焊接后冷卻很快,各種冶金反應難以達到平衡狀態,焊縫中化學成分不均勻,且熔池中氣體、氧化物等來不及浮出,容易形成氣孔、夾渣等缺陷,造成虛焊或者焊不透,影響接地體的導電性。同時,電弧焊的質量受焊接工人的技術影響也比較大,不穩定因素較多。
鍍銅鋼材料的搭接主要靠放熱焊,放熱焊是在焊點周圍放入焊藥后,利用夾件嚴密包裹焊點,反應過程中,焊點基本不接觸空氣。另外放熱焊的焊接原理是接利用活性較強的鋁把氧化銅還原[1],快速反應放出大量的熱量,融合焊件端部,形成焊點,焊點的結合是一種分子合成,沒有接觸面、接觸電阻和機械應力,不容易松弛和腐蝕;焊點冷卻也是在夾件包裹中緩慢冷卻,焊點冶金反應比較充分,可靠性更高。
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