孙永春
江苏金合益复合新材料有限公司 江苏盐城 224000
摘要：铜覆钢接地体具有传统材料接地体所不具备的优越性，本文从铜覆钢材料的技术优势为切入在论述铜覆钢接地体的连接方法同时分析铜覆钢接地体的优点。
1概述
铜覆钢接地体又称铜覆钢接地棒，是对电镀铜包裹钢材料构建的接地体的别称。其本质上是铜和钢的结合材料，因此具有铜和钢的部分特性，通常铜层厚度在0.25mm以上，阻值较低、强度较高，兼并刚性和韧性的特点，便于安装的同时又具有较良好的电气连接性能。
此外，同其他传统接地体材料相比，其最大的有点是拉伸性能较好，最高承受张力可达600N每平方毫米，并且具有极强的抗腐蚀性能，保守估计每个铜覆钢接地体的使用寿命在三十年以上，是一种较科学、较理想的接地体。通过电镀工艺生产的铜覆钢材料，克服了传统套管包覆法存在的结合力差等缺陷，因此在铜覆钢材料现已被广泛应用于输电、通讯、天线、避雷针等材料，本文主要就铜覆钢接地体的优越性进行浅析。
2铜覆钢接地体的使用现状
在我国铜覆钢接地体的使用范围相对较小，尚未实现全面普及。但是在大部分发达国家，在传统接地体材料上通过电镀工艺使其被铜覆盖，能够使材料具备良好的导电性能、较强的机械强度同时具备铜的抗腐蚀性。这是由于铜本身具备较强的抗腐蚀性能，由其覆盖内部材料能够极大地提升接地体的整体寿命。在西方发达国家，尤其是以美国、英国、德国为代表的国家，通过立法的方式确定了铜覆钢接地体的使用标准和安装标准。在我国，随着生产力的发展，越来越多的人开始重视接地装置的防腐蚀性和可靠性，采用镀铜的钢复合材料替代传统的钢材料或镀锌钢材料构建接地体装置已开始普及，并成为我国接地体生产和安装的大势所趋。
3铜覆钢材料的技术优势
制造工艺：随着电镀技术的发展，镀铜技术逐渐成熟，以现代工艺生产出的铜覆钢接地体材料基本可实现180度弯曲，并且不容易出现脱节、翘皮、开裂的问题。
防腐蚀性：钢本身是一种不稳定的氧化铁和碳比例混合后生产的材料，其本身容易被腐蚀或锈蚀，而镀铜则是一种较稳定的材料，镀铜后能够通过表面铜层保护内部钢质材料，使其不直接与外界环境接触，从而实现防腐蚀作用。
电气性能：铜覆钢材料具有良好的导电性，其本身电阻值远低于传统常规接地体材料。
实用性：铜覆钢材料克服了传统镀锌、纯钢材料容易受到环境风化作用的不足，而具备在不同湿度、温度、酸碱度中都具备稳定性能的特点，因此能够应用于一般环境、酸性、碱性甚至水体环境中。
稳定性：铜覆钢材料可以使用专用的连接管进行连接或根据需要采取放热焊接的方式进行连接，接头使用铜钢分子连接，接头可靠、稳定性强、不随时间老化。
成本低廉；铜覆钢材料较传统材料成本更加低廉，主要体现在两个方面，一方面是铜覆钢材料生产成本较低，在传统的钢材料上应用电镀工艺即可生产制造，另一方面是由于铜覆钢材料的抗腐蚀性较好，不需要特殊环境下进行保存，运输成本、保存成本也较低。
4铜覆钢接地体连接及优越性
4.1连接便利
现阶段流行的铜覆钢接地体的类型主要有两种，即组合式和单根式，同单根式相比，组合式铜覆钢接地体的连接和安装更加方便，使用同轴连接管、驱动头、钻头等配件即可进行连接，同时可以根据地质条件的不同使用硅黄酮连接管进行连接，因此铜覆钢接地体较传统接地体在连接中最大的便利是不用根据实际情况专门生产配件，可以突破规格的限制对接地体长度进行任意组合。
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4.2性能稳定可靠
接地体顶端使用驱动头或螺栓连接，为接地棒打深时打击使用，末端则使用钻头连接，连接后将接地棒打深。复合表层使用无氧铜包裹，防腐性能和导电性能都能够保证。复合基的金属体材料一般选择碳素钢，使用碳素钢作为接地体的主要基体材料一方面能够获得较强的刚度，另一方面则能够充分发挥碳素钢的导磁性能。接地体连接后，弯曲30度可见折角内外缘无裂缝出现，则接地体整体连接完成。与传统材料接地基体相比，铜覆钢接地体的基体可使用连铸工艺制造，铜钢冶金分子集合，该材料的接地体基体物电化学腐蚀和原电池效应，更加安全可靠。同时即使接地体深入地下三十米，也不会在土壤的影响下发生阻值变化，同时气候的变化也不会对铜覆钢材料的性能产生明显影响，因此铜覆钢接地体的适用性更强。
4.3成本较低
从使用占用资源的角度来说，铜覆钢接地体能够通过深入的方式进行接地，因此从某种程度上来说，铜覆钢接地体能够使用最少的接地材料来获取所需要的接地阻值，因此制造成本更低。
此外，同传统接地材料相比，由于铜覆钢接地体更适合垂直接地，施工成本也较低。举个例子来说明。如果接地体的材料在6米以下，则需要增加数量来获取阻值，而接地棒的增多，地面施工面积也会增加，工程量和工程成本也必然增加，垂直接地的优势能够最大得被体现。垂直接地可以有效降低地面工程的施工量，如果在柏油马路或石质下垫面施工，垂直接地则省去了很多麻烦的施工流程。
4.4适用性强
铜覆钢接地体不仅适用于一般环境，在潮湿、盐碱、酸性土壤甚至大部分的化学腐蚀介质中都具有较稳定的性能，能够满足工作接地、保护接地、防雷接地、防静电接地的需求。因此从理论角度来说，铜覆钢接地体是一种能够适应我国绝大部分工作环境接地需求的接地体。
同时在附着力试验中，铜覆钢接地体能够克服众多附着力障碍，除使用虎口钳进行破坏时会出现铜层剥落的现象，但剥落部分也仅仅限于表层铜层，主要基体的铜钢结合部分附着良好，多次试验后也未出现铜钢剥离现象。
4.5综述
从整体上来说，铜覆钢接地体能够满足地引下线、地网水平接地导体、电缆沟、杆塔水平接地导体的需要，施工方便、布线也相对整齐，导电性能较强、腐蚀性能也较强。经多次反复试验已证明，铜层厚度在0.254mm左右，铜覆钢接地体的使用寿命可达32年以上，因此铜覆钢接地体基本具备“一次施工，终身使用”的特征。
随着工艺的改良，铜覆钢接地材料在我国的应用范围越来越广泛，在石化、铁路、电厂、光伏等领域基本替代了传统材料接地体的地位。
接地体表层为无氧铜，内层为优质碳素钢，能够最大限度发挥集肤效应原理，导电、导磁特性也可以保证。同时突破了规格的限制，铜钢接地体的连接点也相对较少，运输安装较方便，成本也较低，如果出于特殊需求可连接镀锌产品，特殊规格接地材料的定制也较方便，是一种极具潜力的接地体类型。
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论文作者:孙永春
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第18期
论文发表时间:2018/1/30
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