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交流电力系统接地网的腐蚀与防护研究

发布时间：2011/3/7 阅读次数：2189 字体大小: 【小】【中】【大】

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5 JR纳米碳防腐导电涂料的制备、性能及应用

5.1 JR纳米碳防腐导电涂料的制备

在氮气保护下，烃类气体与氢气发生氧化还原反应，得到导电性很好的纳米碳和微米碳混合物。该混合物在静电场中被极化，并在电场力的作用下发生电泳。粒径越小，极化程度越大，其电泳速度也就越快，从而达到分级目的。用JEM-100CXⅡ透射电子显微镜可观测到纳米碳的粒径绝大多数在15nm左右，少数在70nm左右。纳米碳与无机-有机高分子材料复配，即得JR纳米碳防腐导电涂料。

5.2 JR纳米碳防腐导电涂料的导电性

JR纳米碳防腐导电涂料是在镍粉和石墨粉防腐导电涂料挂网运行经验的基础上，研制的新一代防腐导电涂料。纳米碳作为导电添加剂，比石墨粉和镍粉赋予涂料更好的导电性。镍粉、石墨粉和纳米碳的物质结构与导电性如表3所示。

表3 镍粉、石墨和纳米碳的物质结构与导电性

导电材料

物质结构

导电性

镍粉

石墨粉

纳米碳

金属晶体

层状晶体

纳米结构

易氧化，氧化后不导电

层间导电，导电有方向性

不氧化，导电无方向性

5.3 JR纳米碳防腐导电涂料的防腐性

当导电材料的粒径φ＞100nm 时，它与成膜物质之间只是一种简单的物理混合，界面分明，补强性和封闭性差；当导电材料的粒径φ＜100nm时，其比表面积很大，表面能也很大，具备纳米材料的共性。此时，纳米导电材料与成膜材料以几乎同一数量级的粒径相互渗透，彼此无明显的界面。纳米涂料封闭功能好，电解质溶液无法渗透到涂层内部。由于采用纳米技术，JR纳米碳防腐导电涂料的防腐性比一般涂料更好。

5.4 JR纳米碳防腐导电涂料的热稳定性

JR 纳米碳防腐导电涂料的热稳定试验在武高所动热稳定实验室进行。在50×5×1000mm的扁钢上均匀涂刷JR纳米碳防腐导电涂料（涂层长850mm，两端各预留75mm打孔安装），涂层实干后开始试验，并记录了通电（30KA、3S）前后涂层的变化及直流电阻值。通电前涂层的直流电阻为0.15Ω；通电时扁钢被烧红，在第2.3秒时扁钢被30KA大电流击断；扁钢冷却后，可观察到涂层未被烧失，测得涂层直流电阻为0.03Ω。为什么涂层的电阻率会变小呢？这是因为在扁钢被烧红的同时，涂层发生了烧结，纳米碳变得更致密，电阻率变得更小。

在中性点直接接地的交流输电系统中，故障时会有数十千安的短路电流经地网入地。热稳定试验说明，一旦地网遭受雷电或短路事故形成的大电流冲击时，JR纳米碳防腐导电涂料不会被烧毁。

5.5 JR纳米碳防腐导电涂料的成果鉴定与企业标准

JR 纳米碳防腐导电涂料经过用户试用后，于2003年6月通过了湖北省科技厅主持的科技成果鉴定。该项成果的鉴定证书号为：鄂科鉴字[2003]第 22273130号，成果登记号为：EK030559。该产品的企标标准号为Q/WHRY01-2003，企标标准备案号为QB420111/1417- 2003。JR纳米碳防腐导电涂料企标标准如表4所示。

表4 JR纳米碳防腐导电涂料企标标准（Q/WHRY01-2003）

序号

项目

指标

在容器中的状态

固含量

表干燥时间，h

实干燥时间，h

耐冲击强度, cm

附着力,级

耐盐碱性,10%NaCl

电阻率，Ω．cm

大电流冲击，30kA/3s

搅拌后均匀，无结块

55～60

≤1

≤12

不小于50

720h不起泡、不生锈

10^-3

涂层不烧失

5.6 JR纳米碳防腐导电涂料的应用情况

JR纳米碳防腐导电涂料项目在完成湖北省科技厅组织的成果鉴定后，陆续在省内外部分电力接地网防腐工程中得到应用。已采用JR纳米碳防腐导电涂料的用户单位如表5所示。

表5 JR纳米碳防腐导电涂料的用户单位

序号

地网名称

地点

时间

8丹江铝业110KV四期技改

大冶兴成110KV变

武钢五氧110KV变

武钢二冷轧110KV变

齐鲁石化电厂煤代油技改项目

华泰2×135MW热电项目

戈阳220KV变

鄂豫Ⅲ回路500KV线

湖北丹江

湖北大冶

武汉武钢

山东齐鲁

山东华泰

江西戈阳

鄂输变电

2003.12

2004.04

2004.07

2004.11

2004.02

2005.01

2004.07

2004.03

部分用户单位对涂有JR纳米碳防腐导电涂料的地网开挖检查，发现涂膜完好、表面接触电阻无变化。JR纳米碳防腐导电涂料的挂网运行年限虽短，但其适用性已开始受到地网设计专家的关注。

6 结束语

电力系统交流接地网的腐蚀与防护研究，是一项关系电力工业安全生产的头等大事，高电压工作者在这方面做了很多有意义的尝试，并取得了很多有益的经验。面临地网腐蚀现状，有人提出用铜材做500kv及以上地网。须知，铜做地网会污染地下水。在环保呼声日益高涨的今天，我们要反思自己的地网防腐措施，要研究和借鉴国宝编钟的防腐手段。由于地网的防腐涉及多学科，因此有必要将地网设计专家、化工防腐专家组织起来，共同研究和制定符合我国国情的交流系统接地网的防腐设计与施工规范。

参考文献

［1］解广润．电力系统接地技术．北京：水利电力出版社， 1996．

［2］电力行业标准．交流电气装置的接地．DL-T3 621—1997．

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