新型导电聚合物应用研究

李春和刘靖波张 鸥刘金源(辽宁省电力有限公司，辽宁 沈阳 0000；国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，辽宁 沈阳 0000）



新型导电聚合物应用研究

李春和1刘靖波1张 鸥1刘金源2
(1辽宁省电力有限公司，辽宁 沈阳 110000；2国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，辽宁 沈阳 110000）

摘 要：本文通过实验室模拟实验与现场试验，研究了新型导电聚合物金属复合接地材料的电气性能和耐腐蚀性能，结果表明，这种材料可以替代现有金属接地材料，解决接地网的腐蚀问题。

关键词：接地 腐蚀 导电聚合物

0 引言

接地是为保证电气、通讯、微电子设备及设施、建筑物、构筑物及人身安全的重要手段。随着电力、通讯、微电子以及尖端科学的不断发展和技术的进步，对于接地装置和接地系统的技术指标要求也越来越高。特别是为保证现代电力、微电子系统及自动化管理系。统，能够安全可靠的运行。传统的金属接地在土壤介质和入地，电流的作用下会发生腐蚀问题，导致接地截面积逐渐变小，甚至发生事故。因此，良好接地性能和耐腐蚀性能显得尤为重要。

近年来，由于接地材料腐蚀，致使接地电阻阻值升高，而造成接地装置的热稳定性能降低，从而引发的设备因雷击而损坏事故也频频发生。

1 概述

钢和铜等金属材料作为接地体由于其来源广，机械强度高，施工时焊接制造方便，因此目前成为接地体网的首选材料。但是金属与土壤接触的部分极容易和土壤中的各种离子产生离子交换发生金属的腐蚀，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极化成分，这种腐蚀作用更强，由于金属材料的腐蚀可能致使接地装置的接地电阻值增高，从而诱发接地事故。

新型导电聚合物金属复合接地材料采用金属材料作为增强芯材，将非金属弹性体导电材料包裹在金属芯材的外部，利用高导电性的高分子材料将金属增强线芯与腐蚀介质隔绝开来，并进一步提高接地材料的接地性能。有效地解决了因接地体腐蚀而引发的接地装置接地电阻阻值升高的问题。在廉价导电的金属丝棒外表面制备一层高弹性聚合物护套，利用聚合物可以阻挡离子传输的特性，使金属材料与土壤环境完全隔绝，从而起到保护金属材料的作用。而聚合物本身高的弹性使得护套能够容易地释放在制备、施工、服役过程中产生的应力，使得护套不易发生破损与剥离。

本文通过实验室测试与现场埋设试验，验证这种新型导电聚合物金属复合材料在电力系统作为接地材料中的性能，并分析其在输变电系统中的适用性。

2 导电聚合物实验室测试

参照中国有色金属工业总公司中华人民共和国冶金工业部标准：土工试验规程（YSJ225-92/YBJ42-92）中的电解失重方法，对导电聚合物金属复合材料进行耐腐蚀性测试。测试介质采用土壤，土壤采至于沈阳市浑南新区桃仙镇，原状土壤取回后经过105℃烘干8小时，砸碎后过200目筛子，备用。测试时土壤加入蒸馏水至饱和状态。测试结果显示，经过24小时6V电压电解后，再次称量导电聚合物接地极的重量。计算平均失重0.03g。失重率＜0.04%。可见该材料的腐蚀率极低。材料耐腐蚀性能极佳。图1为导电聚合物金属复合接地材料样品照片。表1为导电聚合物金属复合接地材料的试验结果。

图1 导电聚合物金属复合接地材料腐蚀试样照片

表1 导电聚合物金属复合接地材料腐蚀试验结果

依据GB 21698-2008复合接地体技术条件，对导电聚合物接地极冲击电流耐受性能和工频电流耐受性能进行了检测，经施加冲击电流1kA，20次，相邻两次间隔1分钟；施加工频电流10A，5次，每次10秒冲击后，导电聚合物接地电极通过检验验证，其电气性能国标中的要求。图2为本次电气试验的样品照片。

3 现场试验

试验场选择在盘锦市郊的一处66kV输电杆塔塔基下。试验场环境与运行环境相同。将导电聚合物金属复合接地材料加工成2米长的接地极。与相同直径相同长度的圆钢和铜绞线接地极同时埋设在试验场中，样品间距0.6米。样品埋深0.6米。试验场土壤电阻率为20Ωm左右。试验周期为120天。试验从5月份至9月份。环境温度变化不大。图3为试验周期内样品的接地电阻变化。

图2 导电聚合物金属复合接地材料电气试样照片

试验结果可以看出，导电聚合物金属复合接地极的接地电阻介于钢接地材料与铜接地材料之间。随着埋设周期的进行，镀锌钢接地极的接地电阻随时间增加较大，可能是由于试验场土壤电阻率低，土壤腐蚀性较强，造成钢材料腐蚀较快，在材料表面形成导电性差的腐蚀产物。铜材料的接地电阻也随着埋设周期接地电阻有所增加，但增加幅度较小。导电聚合物金属复合接地极的接地电阻几乎不变。由于这种材料具有非常优良的耐腐蚀性能。因此，解决了由于材料腐蚀造成的接地性能下降问题。

4 结论

对导电聚合物金属复合接地材料进行了研究。实验室和现场试验测试结果表明，这种材料具有非常优良的电气性能、接地性能和耐腐蚀性能。由于其低廉的价格，在未来可以替代现有接地材料，解决长期困扰输变电系统中接地腐蚀问题。

图3 现场试验试验结果

中图分类号：TE980.1

文献标识码：A

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

作者简介：李春和（1986-），辽宁本溪人，本科，高级工程师，主要从事电力系统自动化。

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