石墨接地带与传统接地材料的比较：

　　1、输电杆塔接地装置存在的问题和腐蚀机理分析

　　1.1输电杆塔接地装置存在的问题

　　输电杆塔作为连接电力系统的纽带，在电力系统中占着举足轻重的作用，为了避免雷击造成的损失，在杆塔下方地平面以下建立接地网，并将接地电阻降低到相关标准以下，但由于现有杆塔接地采用钢材作为接地材料，使其接地网存在许多难以解决的问题。

　　1）锈蚀造成的接地不稳定

　　a、引下线的锈蚀；b、接地体的锈蚀

　　图3.1 输电杆塔接地材料的锈蚀（使用期限为五年）

　　造成输电杆塔接地不稳定的原因有很多，主要的就是由于接地材料的锈蚀。目前，输电杆塔主要采用钢材（圆钢和扁钢）作为接地材料，随着工程完工后的时间推移，钢材接地材料在复杂的土壤环境中会发生酸碱腐蚀和电化学腐蚀，尤其是在引下线入土处和焊接处，如图1；进而造成接地电阻的不稳定，在大电流通流情况下，会导致锈蚀处发热断裂，宜造成雷击事故。

　　2）高土壤电阻率地区接地电阻难以达标

　　输电杆塔是电力输送的通道，遍及各个地区，在局部高土壤电阻率地区，如高山、沙漠等地区，输电杆塔的接地网利用现有材料很难满足要求，而洽洽这些地区又是雷击概率较高的地区，这样就更增加了杆塔遭受雷击造成损失的概率。

　　3）巨大投入难以降低雷击造成的损失

　　每年，电力系统都会投入巨大的人力物力对输电杆塔的地网进行维护，但根据电网输电杆塔因雷击造成损失的宏观数据显示，雷击损失并未随着接地网投资的增加而减少。根据雷电流的特性，分析造成这种问题的原因为：

　　钢材作为磁性材料，在流经高频雷电流时，电阻特性会发生很大变化，是工频时的100~200倍，其有效散流长度变得很短，严重影响雷电流的散流效果；

　　现阶段输电杆塔接地网的施工和验收均以工频接地电阻为依据，未考虑冲击接地电阻。

　　4）施工难度高

　　由于钢材的物理特性，难以根据施工现场的地形进行灵活处理，尤其是在山区，无法简单进行直线开挖，无形中增加了工程施工的难度和费用；并且在连接点需要进行焊接，山区焊机的运输也是相对困难的事情。

　　5）接地材料偷盗

　　据报道统计，全国各地接地材料遭偷盗现象时有发生，严重影响输电线路的安全运行。

　　综合以上的分析，接地体腐蚀是多重原因的综合表现，下面对输电杆塔接地装置的腐蚀机理做出详细分析。

　　1.2接地装置腐蚀的机理分析

　　1.2.1腐蚀环境主要种类

　　接地装置的腐蚀环境主要为两种：⑴大气腐蚀；（2）土壤腐蚀。大气腐蚀主要是接地引下线和电缆沟内的均压带，土壤腐蚀主要是各种垂直和水平接地体的腐蚀。

　　1.2.2易发生腐蚀部位

　　接地装置容易发生腐蚀的部位主要有：

　　1、设备接地引下线及其连接螺丝；

　　2、各焊接头；

　　3、电缆沟内的均压带；

　　4、接地体。

　　这些部位既有大气腐蚀的环境，又有土壤腐蚀的环境，根据现场的接地问题，绝大多数导致接地不稳定的原因都是接地引下线腐蚀断裂所致。

　　1.2.3接地装置的腐蚀机理

　　1、化学腐蚀：即单纯由化学作用而引起的腐蚀，如金属和一些有害气体（O2、H2S、SO2、CL2 等）接触时，在金属表面上生成相应的化合物（如氧化物、硫化物、氯化物等）。温度对化学腐蚀的影响很大，钢材在低温下的腐蚀并不严重，但在高温下就容易氧化，生成一层氧化物，同时还会发生脱碳现象，例如：Fe3C+O2=3FeCO2。

　　2、电化学腐蚀：金属在电解质溶液中会在金属的表面与溶液间产生电位差，这种电位差称为金属在此溶液中的电极电位，它和金属分子结构、电解质成分、温度等密切相关。不同的电极电位之间构成电极电位差/腐蚀电位，产生腐蚀电流。腐蚀电流流出的部位为阳极，流入的部位为阴极。阳极发生金属氧化反应而被腐蚀，阴极发生还原反应而得到保护。具体分为一下一种情况：

　　异种金属(电偶)腐蚀：两种不同金属临近或焊接，或焊接点引入不同的金属成分，都会在土壤中形成腐蚀电流，导致接地体电偶腐蚀。建议接地网不能同时用两种金属接地体，焊接点应尽量少。

　　应力(弯曲)腐蚀：接地体弯曲会在接地体内部产生静应力，导致弯曲部位和临近部位之间形成腐蚀电流。所以在金属接地体的施工过程中尽量避免折弯。

　　温度差异(热偶)腐蚀：接地引下线的地上地下温度存在差异，在温度不同的部位之间会产生腐蚀电流。所以接地体尽量用非金属。

　　盐浓差腐蚀：由于回填控制不严，将两种不同盐分的土壤回填到接地体周围，导致处于不同盐度的部位之间产生腐蚀电流。

　　异种土壤腐蚀：由于回填控制不严，将两种不同性质的土壤回填到接地体周围，导致处于不同土壤中的部位之间产生腐蚀电流。

　　氧浓差腐蚀：在引下线入地部分，土壤中的氧气密度差异很大、导致处于不同氧浓度的部位之间产生腐蚀电流。

　　导致传统接地体腐蚀的原因

　　⑴土壤腐蚀性强，特别是在偏酸性的土壤、风化石土壤和砂质土壤，易发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀。

　　⑵接地体采用再生回炉钢材，这样的钢材由于杂质超标，在地下易发生电偶电池腐蚀。

　　⑶使用了腐蚀性较强的降阻剂，特别是一些化学降阻剂，由于含有大量的无机盐类，加速了接地体的电化学腐蚀。一些固体降阻剂也由于膨胀倍数与钢接地体不一致，经过一定的时间后与接地体产生缝隙，产生了腐蚀电位差，加速了接地体的腐蚀。

　　⑷属于施工方面的原因有：①接地体埋深不够，上层土壤含氧率较高，吸氧腐蚀快；②回填土用砂子，碎石和建筑垃圾回填；③焊接头的焊接存在虚焊、假焊现象，对焊接头没有做防腐处理；④对接地引下线没采取过渡防腐措施，没有刷防腐漆；⑤扩大地网时，把新地网接到原地网的电缆沟，或把设备的接地接到电缆沟的均压带，而电缆沟的均压带又不定期进行防腐处理，因焊接头腐蚀断开造成地网支解。

　　石墨接地带有特点：

　　1）石墨导电材料耐酸、碱和盐水性能优良，经870h试验无明显变化。

　　2）石墨导电材料的电阻小于14豪欧，满足导电要求。

　　3）石墨导电材料的拉升强度拉伸强度大于500kg，满足强度要求。

　　3、输电杆塔接地设计

　　防雷在于接地，其中接地指的是雷击冲击接地电阻。但由于现场验收目前只能测量工频接地电阻，无法测量冲击接地电阻，导致现有的杆塔接地设计只注重工频接地电阻改造，而忽视了降低冲击接地电阻的目标，使得接地电阻改造的防雷效果大打折扣。

　　从理论和试验两方面，分析各种土壤条件下，石墨接地带有效散流长度及面积大；研究输电线路杆塔冲击接地电阻的特性，分析土壤电阻率、接地材料、接地体的长度及布置方式对雷电冲击接地电阻的影响，研究降低雷电冲击接地电阻为目标的杆塔接地体设计方案，石墨接地带寿命、防腐性能、防盗、施工难度等都比传统接地材料优越。建议在防雷接地项目设计方案中逐步采用石墨接地带代替金属接地等接地材料，以达到节能环保的社会效益，为经济和基础建设升级转型做出贡献。