接地铜条设计规范

接地铜条设计规范

接地铜条是采用天然的或人工的合金制成的、表面涂覆有导电漆或树脂的圆形铜条，其作用是提高地线的电阻率，使地接触更加可靠。同时，由于铜条与大地间存在着良好的电气连接，因此，当地线接地铜条时，地线之间有较好的电气连接，可以使地线上电阻率得到提高，从而降低地线成本。接地铜条对地电阻率的影响取决于其类型和所选铜带导电率。一般情况下根据铜带导电率分布，铜带导电率可分为四类：纯铜带，电阻率为0.75~3.25 V/m (m=10Ω);纯铜带导电率较高(1%~1.5%);铜带导电率不均衡(0.8%和2%)。对于纯铜具有很好的电感特性且有良好接地效果的铜带称为“低电阻性铜”。”为了使接地铜条具有较好的电阻率特性，设计人员必须要充分考虑各种性质和形状的因素。下面我们就结合各个地方电网的实际情况和特点对接地铜条的电气设计规范进行详细介绍：从接地方式选择到铜条选择：一般分为单根-双根-五根共五种常见类型；对于单电流接地线路，通常采用铜带导电方式，但因其所存在较多缺点，如抗干扰能力较弱、布线速度慢等；对于双电流接地电路，一般选用两根直径为1μ m的铜条。

1、铜条材质

通常使用的铜条材料有铜锌合金和铜镍合金两种。铜锌合金：其特点是铜的化学成分稳定、耐腐蚀性强、良好的电感性和导电性、抗蠕变能力好；其具有优良的电感特性、耐热性、耐电晕腐蚀性及导电性，所以在各种电气产品上得到了广泛的应用。但是由于其工艺成本高，价格昂贵，所以在使用时要严格控制，特别是在大电流下。铜镍合金：这种金属的硬度较高，化学成分稳定，对大多数金属均具有良好的电感性和导电性；它与铜材料一起加工、焊接和涂覆于铜材料表面形成的合金层具有良好的导电性能和良好的抗蠕变能力。这种材料一般用于焊接和镀层领域。铜镍合金也是生产低电阻性铜条采用的主要材料。在我国台湾地区被广泛用于焊接领域。铜镍合金是一种高质量铜材料。其优良的抗蠕变特

性和较高的表面硬度使其应用于各种电力设备、汽车、船舶和航空等领域。

2、接地铜条的设计要求

接地铜条的接地电阻值必须符合现行国家标准《接地装置设计规范》规定的相关要求。从理论上讲，一般情况下，铜条的电阻值越小，就越有利于防雷、防潮、绝缘以及防静电等。但在实际应用中，由于铜条本身质量及加工工艺的限制，实际使用过程中，容易出现一些不合理的状况。例如，有的接地铜条经过抛光后其铜层的表面与铜片的表面很不一致，从而影响了防雷效果。为了防止这一现象出现，设计人员可以选用不同类型的铜条来提高地接触效果。根据需要，可以将各类型铜条和地接触铜条分别进行不同型号的组合，以达到防雷及防潮的目的。具体可以通过对不同类型铜带进行合理设计和组合实现。对于单电流接地电路，一般采用铜带导电方式。

3、铜的电阻率及其分布情况

当在两根铜条上都均匀地分布着电流的时候，说明其电阻率较小；而当一个点上只分布着一根铜条时，说明它电阻率较大。但是当铜条中没有其他金属或合金元素对其进行电化学氧化时才会使铜的电阻率发生变化。也就是说如果一个点上没有其他金属元素（如铜),铜的电阻率变化很小，但是如果含有其他金属元素，铜电阻率变化就比较大，一般情况下可以认为铜的电阻率是由金属成分与其它杂质成分对其进行氧化而成。另外一个非常重要的因素就是导线内的载流子对地的电阻率。当导线间进行串联时，当输入电荷超过导线与地间载流子间的电阻率时，也就造成了铜带内载流子和电阻之间存在着一个平衡态，即载流子不能完全地和铜带内的载流子混合成一个稳定的状态来实现对直流电压的阻抗。因此通过分析可知在地线内载流子之间存在一个平衡态，所以其电阻率大小与载流子之间电抗大小成正比关系，即载流子越大电抗越大。

4、接地条件下的电阻值

铜带之间的连接电阻值是指通过铜带与大地之间的电气连接来提高地电线阻率的一种物理量。一般地线电阻的影响因素主要有：线路工作状态、电气连接和接地装置等。电气连接的作用是用来保持或恢复电气连接，使其不受外界干扰的影响，保证其正常运行。而接地装置是通过物理或数学方法使电气连接或放电，使电阻率提高的。通常情况下，根据《电工图》或《计算机通信系统设计规范》规定，要求铜带焊接的接地电阻值不大于3 V/m、铜带电感≤10Ω为合格并应满足下列要求：不影响电路板性能的安全可靠性；能保证与大地直接电接触；可以与大地良好接触；可以使用低压直流电源和仪表；具有良好的传导特性；能够满足各种工业应用中使用的要求。当铜条进行焊接时，焊接后地线路的地电阻值不得大于0.15 V/m、铜带电感≤10Ω、导电性较差。

5、地线对地电压等级的影响

接地短路电阻对地电压等级影响很大，并对接地的电感和电阻产生一定的影响。对于较大电路，一般需要用较小的电阻来消除短路电流，所以要设计足够的短路电阻。但是对于低阻抗接地电路来说，电阻大的导线不会对地线造成电感或电阻，因此这就使得绝缘电阻很难达到要求的值。为了解决这个问题，可以在导线的绝缘上添加金属材料。金属材料可以通过屏蔽或包覆等方式来提高导线的绝缘电阻和阻抗。但是由于金属材料受到表面氧化、电化学极化等物理因素影响，其表面质量和性能会下降到一定程度。因此在一般情况下对于低阻抗接地线路而言应采用不导电的导体作为地面线路的主要导体。当电源电路有较高电压时（如500 V、2000 V)应采取屏蔽措施以减少对周围电子设备的干扰（主要指来自飞机等高电压飞行器和其他高速设备）。当周围电流强度较小时（如500 V)也可使用不导电物体作为地面线路的绝缘层（如金属网状结构或其它材料),这样可使地面电压较高（一般不超过1000 V)。

6、接地时选择电流方向及选择接地铜条类型应当根据相关标准和设计要求进行。

电流方向：当铜导体两端接到大地时，铜导体应与大地成45°~70°的夹角；电流方向：通常情况下，单端接地时应考虑使单头端接电压为5 V;双端接地通常要求使双头端接电压为7 V。铜带与大地的电阻率不应大于10Ω；接地电流方向：当铜导体两端接到大地时，则其接地电阻应大于5 mΩ。其中，对于单端单次接地电路，铜导体通过接地电阻较大的另一端接地。采用单电源时，铜电缆（或金属）在使用过程中的损耗应满足下列要求：导线连接长度可大于50 m,且铜电缆（或金属）两端的平均绝缘长度不应小于20 m;如果导线采用多截式敷设，铜导体应至少分成三截并用两个相同尺寸的接地体连接；当导线采用单轴焊接连接时，应该把三个接地体按规定的距离焊接在一起，三线并联铜带最好采用三支（3支）连接形式。而对双联线路来说就要注意它们必须严格遵守标准中的电流方向或接法的有关规定。