Ｌ０Ｗ ＣＡＲＢｏＮ ＷＯＲＬＤ ２０１６／１１ 低碳技术 放热焊接技术在接地系统施工中的应用分析 林春旺（福建省工业设备安装有限公司） 【摘要】本文分析了传统接地系统材料及连接方式存在的问题，结合石狮佳龙化纤有限公司 Ａ项目厂内罐区的接地工程实例，对放热焊接 新型接地连接方式在接地系统施工中的应用进行讨论和总结。 【关键词】放热焊接；接地电阻；接触电阻 【中图分类号】ＴＭ８６２ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】２０９５—２０６６（２０１６）３２—００５７—０２ １引言 作过程中．由于传统材料——钢材在接地时的导电率（Ｏ．７× 随着科学技术的发展．人们对自身安全、设备保护、雷电 １０７）要远低于铜材接地时的导电率（１．５６ｘ１０７），当系统长期 及静电释放、噪声控制等要求的提高，逐渐认识到接地系统的 运行工作后．性能会可能会出现大幅度降低，从而导致接地故 重要性．对接地系统的施工要求也越来越高。长期、可靠、稳定 障保护的实际效果与安全性、可靠性都受到较大的影响。近年 的接地系统．是维持设备稳定运行、保证设备和人员安全的根 来，随着科技的发展，在接地检测系统中，正逐步推广以铜材 本保障。工程上，要求接地网金属导体达到可靠、牢固的连接， 作为接地材料的新型接地方式．且该接地方式多是采用的以 才能保证接地网的安全运行。要保证接地系统长期安全可靠 压接为主．可有效提升系统的使用寿命。然而，这种新型系统 运行．关键在于使用品质好的接地材料和先进可靠的焊接工 存在的主要问题是．压接点的接触电阻容易过高，导致接地可 艺。为了达到接地系统可靠连接要求，石狮佳龙化纤有限公司 靠性大幅度下降。 Ａ项目厂内罐区的接地系统设计上要求采用铜绞线连接． ３放热焊接技术的介绍 并用放热焊接工艺施工 放热焊接技术也称“铝热焊接”．是我国近几年引入的一 ２传统接地系统存在的问题 项新的电气连接技术，可用于接地系统、防雷系统、阴极保护 国内传统的接地系统。通常采用扁钢和角铜等钢材焊接 系统和输电线路、电缆的连接。放热焊接具有焊接方法简单、 而成。这种接地系统存在使用寿命短、维护费用高和接地电阻 操作方便、焊接接头质量好等优点。热熔焊接工艺的主要原理 不稳定的缺点。经过３～５年的使用．接地材料就会受到比较严 是用较活泼的金属来还原铜．将被连接导体放入特制模具（其 重的腐蚀。特别是加灌了降阻剂的地区。其接地材料就更容易 模具结构如图ｌ所示）．用同种材料的高温溶液将其完全熔化 被腐蚀．通过测量工频接地电阻往往不易发现，需要频繁的检 并重新塑造在一起。它的化学反应速度非常快，仅几秒就可以 查和维护，部分腐蚀严重的部位，使用８—１０年，就需要重新改 完成焊接，产生热量极高可以有效的传导至熔接部位，使其熔 造。由于使用寿命短、维护费用高，导致了严重的资源浪费。 为一体，形成分子结合。它无须其他任何热能，用于接地线路 在许多采用ＴＮ—Ｓ的检测系统中，均需进行零序电流的检 金属导体的连接是最好的方法。放热熔焊的主要材料，包括了 测．以此作为接地故障保护时的重要判断依据。然而在实际操 可焊接纯铜、黄铜、青铜、紫铜、不锈钢、锻铁、镀锌钢铁、铸铁、 ２．３过电流保护 ｌＯｋＶ的配电线路采取的通常是后加速三相一次重合闸． 按下列三种情况整定，取较小值。 因为是安装在末级保护，故而无需和其他保护进行配合。重合 （１）按躲过线路最大负荷电流整定。随着调度自动化水平 闸需考虑因素主要包括重合成功率与重合停电时间．减小用 的提高．精确掌握每条线路的最大负荷电流成为可能，也变得 户影响。 方便。此方法应考虑负荷的自启动系数、保护可靠系数及继电 影响重合闸成功率的因素主要包括以下几种：①电弧的 器的返回系数 熄灭时间；②外力所致故障中短路物体的滞空时间。前者通常 （２）按躲过线路的热稳定电流整定。ｌＯｋＶ农配网线路线 不超过Ｏ．５ｓ，而后者短路物体的滞空时间较长。对重合闸重合 型复杂多变。往往一条线路上有着多种线路型号并存。为了保 连续性，将重合闸时间控制在０．８～１．５ｓ范围内；农村线路的负 障线路不长时间过载运行．我们在计算过电流保护时应考虑 荷主要是照明、不长期运行小型电动机的负荷，对于供电要求 线路的热稳定电流。 相对较低，短时停电并不会引发重大损失。为确保重合闸成功 ①小线型在线路末端且配变容量不大的，可以按较大一 率．通常将重合闸的时间控制在２．０ｓ。经由实践证明，重合闸 级线型热稳定电流取值 因为此时小线型在线路末端且配变 的时间从０．８ｓ延长至２．０ｓ后．重合闸的成功率则从低于４０％ 容量不大，发生故障时流过小线型的故障电流不会很大。 升至６０％上下 （ 小线型在首段或者中段且配变容量较大的，则按小线型 热稳定电流取值。此时整条线路的过电流保护定值将会很小。 参考文献 （ 当远后备灵敏度不够时（如配变为５—１０ｋＶＡ，或线路极 ［１］《３～１ｌＯｋＶ电网继电保护装置运行整定规程》（ＤＩ，ｒ５８４—２００７）． 长），由于每台配变高压侧均有跌落式熔断器，因此可不予考虑。 ［２］电力系统继电保护与安全自动装置整定计算．中国电力出版社 （３）按ＴＡ变比整定。对于很多农网线路，ＴＡ变比可能比 ［３］湖南配电网线路保护整定计算原则． 线路热稳电流还小。为了不造成ＴＡ过载。我们在计算过流时 收稿日期：２０１６—１０—２７ 按ＴＡ变比取一次电流 作者简介：何晓敏（１９８２一），男，工程师，本科，主要从事继电保 ２．４重合闸 护方面工作。 低碳技术 铜包钢、纯铁等等。 壤烈越 烈火粉 ｊＩ畦 喇托盘 掇照 导体Ｂ 碍棒＾ 图１放热焊接模具结构图 ３．１放热焊接和其他连接方式的比较（以７０ｍｍｚ铜 芯电缆连接为例） 表１ 、＼参数 熔断电流 连接点极限使用温度 连接失败 连接方式、 （ｋＡ） ｆ℃１ 放热焊连接 ２８ １０８３ 连接强度大于电缆本身 铜焊 ２１ ４５０～６００（铜电缆熔点 铜焊部位熔化当电流达 １０８３℃１ 到熔断电流时 机械压接 １６ ２５０（铜电缆熔点 当电流达到熔断电流时 １０８３℃１ 连接失效 通过比较不同连接方式及其所能承载的电流之间的关 系，可以看出．放热焊连接是最好的。 ３．２放热焊接技术的应用领域 放热焊接适用于石化、电力、铁路和通信等工程的以下导 体的连接： （１）电缆和电缆焊接； （２）电缆和扁带： （３）电缆和铜板： （４）电缆和铜筋； （５）扁钢和轨道： （６）电缆和接地棒： （７）扁带和扁带； （８）电缆和接地棒： （９）螺栓和铜板。 ３＿３放热焊接操作步骤 （１）根据焊点形式选择合适的模具和焊剂。 （２）焊接前用热源（喷灯）烘烤模具和导体，确保干燥若有 杂质须清除 （３）将导体放入模具内并夹紧，必要的时候用Ｃ形夹辅助。 （４）将托盘放入模腔，堵住模孔托住焊粉。 （５）将焊粉倒入模具中。 （６）从焊粉表面到模沿撒上点火粉。 （７）合上模盖．用点火枪点火。 （８）从焊粉表面到模沿撒上点火粉。 （９）约２０ｓ后，可开模，焊接成功。 （１０）清洁模具内的焊渣，以备下次使用。 ３．４采用放热焊接工艺具有以下的优点 （１）焊接点的栽流能力，即熔点与导线的载流能力相等， 接触电阻值小： （２）由于焊接点是经过焊接而制成的，因此是产品为永久 性的．且不易老化： （３）焊接属于一种永久性的分子结合方式，不易出现松脱； （４）焊接点具有与铜类似的性质，不容易受到腐蚀性产物 的影响： Ｌ０Ｗ ＣＡＲＢ０Ｎ ＷｏＲＬＤ ２０１６，ｉ １ （５）焊接点能经受反复多次的大浪涌（故障）电流而不易 退化： （６）焊接的方法简单、实用，且培训容易； （７）供焊接用的材料非常轻便，使得携带方便： （８）在进行焊接时，无需再额外进行电源或热源的外接： （９）从外观上，即可检查得出焊接的质量： （１０）可用于铜、铜合金、镀铜铜、各种合金钢、不锈钢材料 的焊接。 ４工程实际应用效果 石狮佳龙化纤有限公司ＰＴＡ项目厂内罐区环境特性为： 爆炸性气体危险环境２区：醋酸和液碱腐蚀性场所Ｆ２区 因 此选用抗腐蚀能力强．接地电阻稳定的材料 为了保证该防雷 接地装置达到良好的接地效果．设计要求接地干线之间、接地 干线与接地支线之间的连接采用放热焊接技术联结．要求接 地阻值要小于４．０ｎ。采用放热焊接这种新型的接地连接方式 的基本操作程序非常简便．现场的各类施工人员只需很短的 时间就能够熟练得的掌握这种焊接技术。施工中，我们发现放 热焊接过程中也存在一些对熔接效果直接影响的因素：一方 面，焊接时必须采取有效的措施以防止焊接点内水气的产生． 一个良好的焊点应当具备表面饱满光亮、无气孔的特点。且切 开后观察其剖面在一整体也是应当无气孔与瑕疵存在的．由 于模具、焊粉及被焊接物内均可能吸附水分。因此影响其焊接 效果的最主要因素是湿气或水气：另一方面．影响焊接效果最 主要因素是模具及被焊接物的清洁程度，如果被焊接物表面 有尘土、油脂、氧化物（锈）或其它附着物等，必须完全清除，并 使其洁净光亮后才能进行焊接作业。否则焊点的导电性能与 机械性能将会受到一定的影响 如果模具内遗留的残渣不完 全清除，将造成焊点表面不平滑、不光亮。因此，防止水气产 生、清洁被焊接物、清洁模具是影响熔接效果的关键因素 在放热焊接实践中。我们还对操作做了一些改进：在施工 工地上，由于受到环境的影响，特别是在沿海地区海风较大． 火药及焊剂常被风吹走．致使药剂量达不到要求．焊接效果不 理想。另外，引火枪枪头大而短．且点火时需把枪头伸进模具 火药罐内进行引燃，这将增加操作人员的危险性。为此我们进 行了多次改进，但效果均不理想 后来从放鞭炮中得到启发． 在模具内安放引火线．点燃引火线从而引燃模具内的火药及 药剂。经过试验，解决了以上问题，且焊接的效果良好。 目前厂内罐区的各装置区内接地网已基本施工完毕．经 过实测接地电阻值为２．８ｎ以下．小于４．０ｎ的设计要求。 ５结论 目前，工程上随着以铜包钢接地极、裸铜绞线的接地系统 已经大量推广采用．放热焊接技术也越来越多应用到施工中 来．解决了传统施工方法造成的接地连接点接触电阻值高，降 阻困难，现场施工难度大．接地系统使用寿命短的难题。从经 济上看．裸铜绞线和铜包钢接地极的接地系统相对于传统的 镀锌钢材接地系统一次性投资有所增加，但是后期的维护和 重复投入则大大减少。从长远来看．其总体投资额和传统接地 方式相当 通过上述的应用实例说明，新型的接地方式和放热 焊接技术完全可以代替传统接地方式，具有推广和应用价值。 参考文献 ［１］陈宝军，放热焊接技术在地铁接地网施工中的应用【Ｊ］．铁道建筑技 术，２０１１（０５）． ［２］郁坚．接地线采用放热焊接的质量分析及建议［Ｊ】．电力与能源，２０１１ （１０）． ［３］潘智敏．放热焊接法在变电站接地网中的工艺特点及应用［Ｊ］．四川 建材．２００７（１２）． 收稿日期：２０１６—１１－ｌ