新材料的应用——镀铜钢绞线

      在传统的风电机组接地网系统施工中，采用镀锌扁钢接地时常常遇到施工难度大、材料往山上运输和装卸往往比较困难、接地电阻容易超标并且处理困难的难题，直接影响施工效率和风机安全运行。国电山西宁武风电场采用镀铜钢绞线(直径14.4mm）接地取代镀锌扁钢接地，直接在风机基础基坑开挖后一次性成形，既减少开挖接地沟道和回填土的麻烦，又****了接地网施工的效率（镀铜钢绞线与风机基础底部钢筋的干涉相比与镀锌扁钢与基础底部钢筋的干涉要小得多，因此基础底部钢筋安装也比较规范，并且镀铜钢绞线敷设比镀锌扁钢敷设更省事方便。镀铜钢绞线采用放热焊接，焊接方法简单，容易掌握；无需外接电源或热源；供焊接用的材料、工具很轻、携带方便；焊接点的载流能力与导线的载流能力相等；焊接是一种*性的分子结合，不会松脱；焊接点像铜一样，耐腐蚀性能强。焊接速度快捷，节省人工；从焊口的外观上便能鉴定焊接的质量；放热焊接连接法可以完成各种导线间不同方式的连接，如直通型、丁字型、十字型等；还可以完成不同材质导线的连接，如普通钢铁、铜、镀锌钢、铜镀钢等之间的连接；甚至可以实现导体间不同形状的连接，如铜导线与铜镀钢接地棒的连接、铜导线与铜板的连接、铜导线与接地镀锌钢管的连接、导线与钢筋的连接以及导线与槽钢的连接。这种方法接头有着广泛的连接方式，而且耐腐蚀性好接触电阻低。  铜绞线和镀锌钢的导电性能在20?C的温度下，铜的电阻率是17.24×10-6（Ω·mm），钢的电阻率为138×10-6（Ω·mm）。假设以铜的导电率为基准值1， 则镀锌扁钢的导电率仅为8.6%，镀铜钢的导电率超过20%，而镀铜钢绞线的导电率为30%。     在雷电流等高频电流作用下，镀铜钢材质会产生集肤效应，导电性接近与纯铜，远远高于钢接地体。另外铜相对与真空的磁导率是1，钢为636倍，通过雷电流或故障电流时，铜导体的阻*远小于钢接地体，因此由阻*导致的地电位升高而产生的侧击概率会大大减少。 铜绞线和镀锌钢的耐腐蚀性比较，铜材耐腐蚀性能是钢材的十倍以上,是镀锌钢的三倍以上。镀铜钢的耐腐蚀性接近于纯铜，铜的表面会产生附着性较强的氧化物,对内部的材料有很好的保护作用，阻断了进一步腐蚀的形成. 镀铜钢在欧美*接地系统中普遍应用，对于这种接地材料的品质认证标准有UL467，该标准*1页第9章明确的规定了镀铜材料的厚度必须大于0.25mm，只有大于0.25mm的镀铜材料做地网才能保证地网40年免维护，在欧美*的电网系统中只有通过了UL467标准认证的镀铜材料，才能入网运行。同时IEEE std80-2000《交流变电站设计导则》第40页*1章规定常用的接地材料，纯铜材料和镀铜材料为常用材料，可以埋入地下保证40年以上的使用寿命，热镀锌钢材只能用于设计寿命不超过15年的临时接地，且要定期检测接地电阻及锈蚀情况。

线芯绞制的特点

1 柔软性好

     由于电线电缆在不同场合下使用，载流量不相同，导线截面也有大有小，随着导线截面*，导线直径也随之*，使导线弯曲发生困难，如果采用多根小直径的单线绞合起来，就可以****导线的弯曲能力，便于电线电缆的加工制造和安装敷设。

2 稳定性好

     多根单线按一定方向和一定规则绞合起来的绞合线芯，由于在绞线中每一根单线的位置均轮流处在绞线上部的伸长区和绞线下部的压缩区，当绞线两端向下弯曲时，每根单线受到的伸长力和压缩力均相等，单线不会产生伸长和压缩，绞线也不会发生变形。假如多根单线不是绞合而是平行组合成线束，那么当线束弯曲时，上面的单线会嵌入线束中，下面的单线也由于长度改变而向线束中心压缩，这样就改变了线束的形状。

3 可靠性好

    用单线做电线电缆的导体，易受材料的不均匀性或制造中产生的缺陷而影响单根导电线芯的可靠性，用多根单线绞合的线芯，这样的缺陷就得到了分散，不会集中到导线的某一点上，导线的可靠性要强得多，这种情况在导线的接头处尤为明显。

4 强度高

     同样截面大小的单线与多根绞线相比较，绞线的强度比同截面的单线强度要高。

      铜包钢线是一种在通钢线表面包裹一定厚度铜的复合材料，兼具铜、钢之优点，即铜的导电性、耐腐性和钢的强度高、成本低、又有高频信号衰减的特点。线 材加工业的特殊性使其对镀铜工艺的要求不同于常规的钢铁零件镀铜。因此，如何选择适合于线材加工用的镀铜工艺是一个十分重要的课题。

  我们选择电镀工艺首先依据的是施镀产品本身对镀层的要求。即先加工出产品，再进行电镀。比如厚度、光亮度、硬度以及分散能力等。有的还有对电流效 率、沉积速度的要求。再就是看所需镀铜的预镀层、中间镀层和表面镀层。而线材加工电镀的特点是线材的加工过程和电镀过程有时是同步进行的。即有些是先拉后 镀，有些是先镀后拉。即使是成品丝的电镀，也是在收线机的牵引下进行的。所选工艺除了根据线材的不同用途而对镀层有所要求外，还要考虑电镀工对线材行走速 度、牵引的头数、加工线的长度等因素的适应性。   用CO2气体保护焊丝就对铜的附着量有着严格的要求。国内大部分采用的都是传统置换法镀铜，产品的结合力、镀层色泽大都不满足产品要求，而且在实际 总采用先浸镀再拉拔的工艺，铜层会在拉拔中延展变薄，来达到产品的要求，这种方法中常出现镀层脱落、*现象。所以择有良好结合力和延展性的镀铜工艺就对 于气保焊丝来说就十分重要了。