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摘要：接地是电力系统确保电气设备及人身安全的重要设施，保证接地的性能达到国家标准是安全运行的关键。本文提出了一种新型的导电材料来替代普通接地材料，首先对变电站的接地技术进行了阐述，接着对电力系统接地应用中对导电混凝土的基本要求进行了分析，最后提出了导电混凝土的基本制备方案。
关键词：变电站；接地；导电混凝土
变电站接地在变电站施工及运行过程中起着重要的作用，是保证电力系统安全运行的根本条件。目前，我国电网接地系统多采用热镀锌钢，但锌能溶解于酸和强碱，只能适用于一般大气和天然水环境，而在工业污染区与高腐蚀地区，镀锌层的耐用年限很短，不能满足接地系统的安全使用要求。因此，本文提出了一种新型的导电材料来替代普通接地材料，首先对变电站的接地技术进行了阐述，接着对电力系统接地应用中对导电混凝土的基本要求进行了分析，最后提出了导电混凝土的基本制备方案。导电混凝土的研制可以大幅降低接地网的接地电阻，提升接地性能与使用寿命，避免金属接地体腐蚀导致的各种电力事故，同时可以使得变电站的选址更为灵活，减小接地网的建设面积，大幅节约电网的建设成本。
1变电站接地概述
接地网是电力系统确保电气设备及人身安全的重要部件。保证接地网的性能达到国家标准是安全运行的关键。而衡量接地网性能的主要参数是工频接地电阻值。特别是岩石裸露、凝熔岩结构、高土壤电阻率的地区。单纯敷设接地网很难达到规程规定的接地电阻值，原设计无法确保安全运行。为了保证人身和设备安全，特别是为避免接地反击过电压和接地网杂散电流产生的地网杂散电位对控制设备的损坏和干扰，必须将接地电阻降到一定范围以下。目前的接地通常应用金属部件，如扁钢、铜包钢等，这类材料不仅价格高昂，而且在高电阻率、高腐蚀的地方很容易受到严重的腐蚀，使其导电性能大大降低，所以此类材料不适宜应用在这些地方。因此，就需要寻求另外一种新型的导电材料来替代普通接地材料。
导电性能是材料的一项基本物理性能，根据材料导电性能的高低，可以将其分为导体、半导体和绝缘体。习惯上混凝土被认为是电的不良导体或绝缘体，但这不是绝对的，混凝土的导电性不仅与混凝土组成材料有很大关系，还与混凝土的使用环境以及混凝土的龄期有很大关系。因此混凝土是绝缘体还是导体不能一概而论。普通混凝土电阻率一般在10～108kΩ•cm范围内，其电阻变化范围非常宽，因此也不能简单的将混凝土划分为绝缘体还是导体，如果在混凝土中加入导电相组分，将使电阻率大幅度降低，从而使导电性明显提高，甚至具有良好的导电性能。导电混凝土既有结构材料的特点，又具有导电性和机敏特性，这就使得导电混凝土不仅作为一种结构材料使用，而且在电工、电磁干扰屏蔽、工业防静电、电加热器、电力设备接地工程，以及重大土木基础设施的内部应力和健康状况自诊断和监测等方面具有重要作用。
2电力系统接地应用中对导电混凝土的基本要求
2.1导电性能要求
导电混凝土已经作为一种降低接地电阻的材料应用于实际工程当中，混凝土本身是不导电的，但若在普通混凝土中掺入各种导电组分（如石墨、碳纤维、金属纤维、金属片、金属网等）可使混凝土具有导电功能。为满足电力系统对接地的要求，必须努力降低导电混凝土的接地电阻，也就是要降低其电阻率。
2.2强度要求
导电混凝土作为一种具有导电性能的材料，在电力系统中可用来包裹接地体或接地网埋入地下，以达到降低接地电阻的目的。导电混凝土埋设完成后，会受到来自地面的人员、设备以及车辆等外界应力作用，这要求导电混凝土必须居有一定的力学性能，以保证导电混凝土铸件以及接地体不会在外力作用下产生损坏，而影响接地效果。
2.3稳定性要求
稳定性是导电混凝土作为导电材料基本的要求。稳定性的要求主要为：随使用时间的延长、环境温度和温度的变化，导电混凝土的电阻率应保持相对稳定；导电混凝土在通电过程中，通电时间、通电次数以及一定范围内的电压高低等对电阻应没有明显的影响。只有保持稳定的电阻率，其导电过程才具有可控性。
3样品制备工艺
目前，用于配制导电混凝土的导电介质一般有如下几类：石墨、碳纤维、钢渣、钢纤维、碳质骨料、炭黑等。其中，除了碳纤维、钢纤维外，其余碳质导电介质均对混凝土的强度均有较大影响，因此本文采用钢纤维配制导电混凝土。相关文献指出，普通钢纤维容易被腐蚀，所制备的钢纤维导电混凝土在经过一年过后，其电阻率降低了60倍，因此为了提高钢纤维导电混凝土的耐腐蚀性，本文采用不锈钢纤维，样品的制备工艺流程如图1所示，其步骤主要如下：
①按设计比例准备好所需的钢纤维、石墨、水泥、硅灰、分散剂、河沙、水，待用。并记录好日期、编号、所用材料的量。
②将分散剂放入已装有一定量水的量杯中，充分搅拌使其溶解。
③加入已称好的不锈钢纤维并充分搅拌，倒入搅拌器。
④打开搅拌机电源，让其在低速搅拌约2分钟直至不锈钢纤维基本均匀分散。
⑤加入水泥、石墨、硅粉以及河沙，然后让搅拌机在高速搅拌约3-5分钟，直至不锈钢纤维、石墨均匀分散在水泥胶砂中。
⑥在水泥试品模具内壁涂上一层脱模剂，在模具两端放置网状电极，再将水泥胶砂缓慢浇注到水泥试品模具中，边浇注边搅拌，使水泥胶砂充满整个试品模具中并压实。
⑦将试品放入标准养护室中养护24小时后脱模，贴上标签，并养护至规定龄期后取出测量。
图1导电混凝土制备流程
4结语
随着国内经济建设持续增加，还是需要将相关电网进行有效的改造，在实际改造中变电站接地电阻降低极为关键。本文首先对变电站的接地技术进行了阐述，接着对电力系统接地应用中对导电混凝土的基本要求进行了分析，最后提出了导电混凝土的基本制备方案。导电混凝土作为接地材料在实际工程应用中获得较好的效果，可以大幅降低接地网的接地电阻，提升接地性能与使用寿命，避免金属接地体腐蚀导致的各种电力事故，同时可以使得变电站的选址更为灵活，减小接地网的建设面积，大幅节约电网的建设成本。
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