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摘要：随着电力事业的发展，对接地系统提出了运行可靠、长期稳定的要求。目前，国内核电站及部分火电厂的主接地网开始选用热稳定性能好、导电性能好、耐腐蚀性强的铜材做接地。铜材之间的连接一般采用机械压接、专用铜焊条焊接、火泥熔接。火泥熔接技术具有高导电性、耐腐蚀、稳定性好、便捷、易操作等特点。将先进的火泥熔接技术应用到发电厂接地网施工中，满足系统安全、稳定运行的要求。
关键词：接地网火泥溶接工艺应用
Abstract: with the development of power industry, the operation is reliable, the long-term stability of the requirements for earth system is proposed. At present, the main grounding grid of domestic nuclear power plants and thermal power plant to use good thermal stability, good electrical conductivity, strong corrosion resistance of copper grounding. Connection between copper generally use mechanical crimping, brazing welding, special exothermic welding. Exothermic welding technology has the characteristics of high conductivity, corrosion resistance, good stability, convenient, easy operation etc.. The exothermic welding technology is used to power plant grounding grid construction, meet the requirements of system safety, stable operation.
Keywords: grounding grid exothermic welding technology application
中图分类号：U264.7+4文献标识码： A 文章编号：
1 引言
随着发电厂机组容量的快速提升和电力系统的发展，对接地系统的要求也越来越高。运行可靠、长期稳定的接地系统，是维持发电厂设备稳定运行、保证设备和人员安全的根本保障，接地系统长期安全可靠运行的关键在于选择品质好的接地材料和可靠的施工工艺。目前，国内核电站及部分火电厂的主接地网开始选用热稳定性能好、导电性能好、耐腐蚀性强的铜材做接地。铜材之间的连接一般采用机械压接、专用铜焊条焊接、火泥熔接。采用机械压接方式，其接触面小、易腐蚀、长期通电易氧化，随着时间的推移容易造成接地网接地不良、断点甚至损坏进而造成事故发生。采用专用铜焊条焊接方法对焊接技术要求高，工艺复杂，材料损耗大，焊点两端变脆变硬存在受力断裂隐患。火泥熔接技术具有高导电性、耐腐蚀、稳定性好、便捷、易操作等特点。将先进的火泥熔接技术应用到发电厂接地网施工中，并在实践中不断探索、优化，逐步形成了发电厂火泥熔接铜接地网施工工艺，满足系统安全、稳定运行对接地网的要求。
2 工艺特点
2.1通过三步清洁法、三步烘烤法、辅助密封法，保证模具、导体的洁净度、干燥度和结合紧密度，熔接合格率基本达到100%。
2.2熔接头稳定性好。反应温度2500℃以上,接点在高温液态冷却形成分子结合, 内部无气孔和瑕疵，接点牢固可靠，接地网使用寿命长。
2.3熔接头电导率、载流能力不变。接头生成物为铜合金,载流能力、耐高温能力、耐腐蚀能力与同等规格铜材相同，能经受反复多次的大浪涌（故障）电流而不退化。
2.4从熔接头外观便能核查焊接质量，采用模具铸造制造，同等规格焊点外形美观一致，质量优良。
2.5连接材质种类多。可用于铜、铜合金、钢材、镀锌钢材、铜包钢、不锈钢等多种金属的连接。
2.6环境适应性强。熔接设备体积小，重量轻，单人即能携带，熔接施工无需外接电源，适合各种复杂的施工环境。
2.7熔接方法简单，易于学习掌握，施工速度快，工作效率高。
3 工艺适用范围
适用于发电厂、变电站特别是核电站等接地要求较高的采用铜质接地网的接地系统施工。
4 工艺原理
火泥熔接亦称放热焊接，原理是利用粉末状的单质铝和氧化铜加入催化剂，进行置换反应，放出热量，产生熔化的单质铜和氧化铝（焊渣），高温金属铜熔液在特制模具的包裹下，将需要焊接的两种金属熔接在一起，形成分子结合，相比传统的金属连接工艺具有更强的耐腐蚀能力、过载能力以及热稳定性，同时还具有焊接速度快，施工效率高，能够连接多种金属类型等技术特点。
5 操作要点
5.1 接地敷设
依据设计要求及规程规范，按照图纸敷设接地导体，在导体需要搭接、T接及十字交叉连接为一体时，按照要求进行火泥熔接。
5.2 模具、焊药选型
根据裸铜导体规格型号和接头的形式选择与之匹配的模具和焊药。模具主要分为“一”“T”、“X”、“V”、“G”型五种。焊药的型号与模具相匹配，主要有120#，150#及200#等。
5.3 三步清理法，进行模具和导体清洁
用断线钳将待熔接导体的端部剪齐，并用细铁丝扎紧，防止散股，绑扎位置应留在模具的外侧1.5公分左右。
模具及待熔接导体表面上的尘土、油脂、氧化物或其他附着物必须完全清除，否则将造成熔接头表面不平滑、不光亮，甚至影响导电性能及机械性能。我们分三个步骤分别用模具专用刷（待熔导体使用钢丝刷）、干净的粗布、细绸布清理模具和导体，直至模具内部和导体外表面发亮为止，彻底清除杂质和氧化物，保证了模具和待熔接导体的洁净度。
5.4 三步烘烤法，进行模具及导体干燥
模具及待熔导体的干燥非常重要，干燥不彻底会造成熔接点出现气孔，极大的影响熔接质量。我们采取以下措施保证模具、导体的干燥：
第一步，首先充分烘烤模具，使模具温度不低于150℃，保持30秒，烘烤完毕合上模具上盖，维持模具内部温度。
第二步，烘烤待熔接导体，使导体温度不低于150℃，保持30秒，将导体水平放入模具中。
第三步，对模具和导体再次进行烘烤。
5.5调整导体
相互熔接的导体之间不能完全接触，留有1～3mm的间隙，以保证熔液能充分渗透至导体中。调整导体之间的间距、位置，无问题后合上模具并夹紧，观察模具的闭合情况，模具与导体之间不得有缝隙。若有缝隙时，需重新调整导体的位置，使导体和模具完全接觸，确保熔接过程中无熔液流出。不能在导体受拉力的情况下进行熔接工作。
5.6放入隔片、焊药
模具夹紧后，将与模具配套的金属隔离片放入模腔，堵住模孔以托住焊粉；隔片应放置在模具的正中位置，隔片与模具之间不得有缝隙。
缓慢的将焊药倒入模腔中，并将药瓶底部的引燃粉少许洒在焊粉上面，盖上模具盖，再在模具的豁口上再洒少许引燃粉，准备点火施焊。
5.7点火熔焊
点火前，施工人员应观察模具是否放置水平，对放置不水平的应将模具垫平，以保证熔接头的质量。施工人员应站在上风口用点火枪对准模具豁口处的引燃粉点火；注意模具豁口处不要对准人或易燃物品，点火时必须有动火监护人监护。火泥熔接会产生高温，可能会有高温金属颗粒溢出，给施工人员造成伤害。因此火泥熔接应选择通风条件较好的场所进行，采取必要的隔离措施，点火人员应配戴防护眼镜、耐高温手套等防护用品。
5.8 清理模具，检查熔接接头
点火后约30秒，待金属溶液完全凝固，打开模具，即完成一次成型焊接。待模具稍微冷却后及时用配套的毛刷清理模具准备下次使用。火泥熔接的模具是采用石墨压铸而成，具有一定的使用寿命。定期检查模具内部情况，对有损坏的模具进行更换，以保证火泥熔接的整体质量。焊接完成后，施工人员自检焊接接头的质量，不合格的接头切开重新进行焊接。
6 质量控制
6.1 质量控制标准
本工法应该达到的质量标准指标及验收要求：《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-2006 符合强制性条文规定以及设计技术标准。
6.1.1 焊接接头质量检查
熔接接头的质量是接地网施工质量控制的关键，若得到的接头质量不合格，则需要将接头切开，重新进行焊接。接头质量检查主要有以下几个方面：
1 大小：限制在焊接之内的导线没有大块的暴露，水平连接的焊接接头在焊渣被清除后的最低点不应低于导线的顶端。
2 颜色：在用钢刷刷过之后，熔接接头的颜色应为金黄至青铜色。
3 表面光滑度：熔接接头表面应当平滑，无大块渣滓。如接头表面覆盖20%以上的渣滓，或渣滓清除后有任何电缆线股的暴露，则此接头报废，切开重新进行熔接。
4 气孔：原则上接头应没有气孔，一般情况下，接头上过多的气孔是因为导体或模具有杂物没有清理干净。若接头气孔的深度超越了导线的中心，则接头报废重新熔接。
6.2质量保证措施
6.2.1 所有的机具配件应该在施工前检查合格无误后才能进场进行施工；所有的材料须经检验合格后方可应用到工程中去。
6.2.2 火泥熔接施工人员应经过培训合格后，方可进行施工操作，确保熔接接头的质量。
6.2.3选择适宜的模具，在施工中应注意将模具放在干燥、不会碰撞的地方。
6.2.4经常检查模具内的情况。熔模内不应该有缺口损坏，并且应经常对熔模清理。
6.2.5隔离片上不应有缺口，隔离片及熔模必须密合。
6.2.6熔接施工时保证模具和导体的洁净度和干燥。
6.2.7施工现场应做好成品保护，特别是垫层混凝土浇注时，注意防止铜缆、熔接接头、铜缆端头等物项受到后续施工的损坏。
6.2.8 施工过程中应做好敷设位置的原始记录；同时作好施工技术记录，填写好验评表格。
7 安全控制措施及要求
7.1对施工人员应进行健康、安全、防火、环保和文明施工教育工作，对各相关施工人员进行施工安全技术交底。进入施工现场的人员严格遵守各项规章制度，严格按照有关工作程序和各标准规范进行施工。
7.2火泥熔接时会产生大量的热量，故不得在易燃易爆场所施工；火泥熔接作业要随身配带灭火器，以备紧急情况使用。
7.3 在场地不平处作业时，要注意保证熔接部分的工具、材料固定牢固，以免熔焊过程中模具发生倾斜或翻转，造成熔水外泄并引起安全事故。
7.4 点火人员正确佩带防护眼镜、戴上有一定隔热效果的工作手套，引燃时施工人员应站在模具的侧面采用点火枪进行，并与模具保持一定的距離。
7.5施工操作时，现场1.5m范围内不得有无关人员停留；1～2m范围内不得有易燃物摆放。点火时，一旦引燃粉被引燃，操作人员必须立即离开熔模至少 1.5m。
7.6当熔焊结束，任何人不得立即直接接触熔模。待接头冷却到一定程度后方可打开模具。
参考文献
[1] GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》
[2] 周斌、段华纯《放热熔接技术的实例应用》
关键词：接地网火泥溶接工艺应用
Abstract: with the development of power industry, the operation is reliable, the long-term stability of the requirements for earth system is proposed. At present, the main grounding grid of domestic nuclear power plants and thermal power plant to use good thermal stability, good electrical conductivity, strong corrosion resistance of copper grounding. Connection between copper generally use mechanical crimping, brazing welding, special exothermic welding. Exothermic welding technology has the characteristics of high conductivity, corrosion resistance, good stability, convenient, easy operation etc.. The exothermic welding technology is used to power plant grounding grid construction, meet the requirements of system safety, stable operation.
Keywords: grounding grid exothermic welding technology application
中图分类号：U264.7+4文献标识码： A 文章编号：
1 引言
随着发电厂机组容量的快速提升和电力系统的发展，对接地系统的要求也越来越高。运行可靠、长期稳定的接地系统，是维持发电厂设备稳定运行、保证设备和人员安全的根本保障，接地系统长期安全可靠运行的关键在于选择品质好的接地材料和可靠的施工工艺。目前，国内核电站及部分火电厂的主接地网开始选用热稳定性能好、导电性能好、耐腐蚀性强的铜材做接地。铜材之间的连接一般采用机械压接、专用铜焊条焊接、火泥熔接。采用机械压接方式，其接触面小、易腐蚀、长期通电易氧化，随着时间的推移容易造成接地网接地不良、断点甚至损坏进而造成事故发生。采用专用铜焊条焊接方法对焊接技术要求高，工艺复杂，材料损耗大，焊点两端变脆变硬存在受力断裂隐患。火泥熔接技术具有高导电性、耐腐蚀、稳定性好、便捷、易操作等特点。将先进的火泥熔接技术应用到发电厂接地网施工中，并在实践中不断探索、优化，逐步形成了发电厂火泥熔接铜接地网施工工艺，满足系统安全、稳定运行对接地网的要求。
2 工艺特点
2.1通过三步清洁法、三步烘烤法、辅助密封法，保证模具、导体的洁净度、干燥度和结合紧密度，熔接合格率基本达到100%。
2.2熔接头稳定性好。反应温度2500℃以上,接点在高温液态冷却形成分子结合, 内部无气孔和瑕疵，接点牢固可靠，接地网使用寿命长。
2.3熔接头电导率、载流能力不变。接头生成物为铜合金,载流能力、耐高温能力、耐腐蚀能力与同等规格铜材相同，能经受反复多次的大浪涌（故障）电流而不退化。
2.4从熔接头外观便能核查焊接质量，采用模具铸造制造，同等规格焊点外形美观一致，质量优良。
2.5连接材质种类多。可用于铜、铜合金、钢材、镀锌钢材、铜包钢、不锈钢等多种金属的连接。
2.6环境适应性强。熔接设备体积小，重量轻，单人即能携带，熔接施工无需外接电源，适合各种复杂的施工环境。
2.7熔接方法简单，易于学习掌握，施工速度快，工作效率高。
3 工艺适用范围
适用于发电厂、变电站特别是核电站等接地要求较高的采用铜质接地网的接地系统施工。
4 工艺原理
火泥熔接亦称放热焊接，原理是利用粉末状的单质铝和氧化铜加入催化剂，进行置换反应，放出热量，产生熔化的单质铜和氧化铝（焊渣），高温金属铜熔液在特制模具的包裹下，将需要焊接的两种金属熔接在一起，形成分子结合，相比传统的金属连接工艺具有更强的耐腐蚀能力、过载能力以及热稳定性，同时还具有焊接速度快，施工效率高，能够连接多种金属类型等技术特点。
5 操作要点
5.1 接地敷设
依据设计要求及规程规范，按照图纸敷设接地导体，在导体需要搭接、T接及十字交叉连接为一体时，按照要求进行火泥熔接。
5.2 模具、焊药选型
根据裸铜导体规格型号和接头的形式选择与之匹配的模具和焊药。模具主要分为“一”“T”、“X”、“V”、“G”型五种。焊药的型号与模具相匹配，主要有120#，150#及200#等。
5.3 三步清理法，进行模具和导体清洁
用断线钳将待熔接导体的端部剪齐，并用细铁丝扎紧，防止散股，绑扎位置应留在模具的外侧1.5公分左右。
模具及待熔接导体表面上的尘土、油脂、氧化物或其他附着物必须完全清除，否则将造成熔接头表面不平滑、不光亮，甚至影响导电性能及机械性能。我们分三个步骤分别用模具专用刷（待熔导体使用钢丝刷）、干净的粗布、细绸布清理模具和导体，直至模具内部和导体外表面发亮为止，彻底清除杂质和氧化物，保证了模具和待熔接导体的洁净度。
5.4 三步烘烤法，进行模具及导体干燥
模具及待熔导体的干燥非常重要，干燥不彻底会造成熔接点出现气孔，极大的影响熔接质量。我们采取以下措施保证模具、导体的干燥：
第一步，首先充分烘烤模具，使模具温度不低于150℃，保持30秒，烘烤完毕合上模具上盖，维持模具内部温度。
第二步，烘烤待熔接导体，使导体温度不低于150℃，保持30秒，将导体水平放入模具中。
第三步，对模具和导体再次进行烘烤。
5.5调整导体
相互熔接的导体之间不能完全接触，留有1～3mm的间隙，以保证熔液能充分渗透至导体中。调整导体之间的间距、位置，无问题后合上模具并夹紧，观察模具的闭合情况，模具与导体之间不得有缝隙。若有缝隙时，需重新调整导体的位置，使导体和模具完全接觸，确保熔接过程中无熔液流出。不能在导体受拉力的情况下进行熔接工作。
5.6放入隔片、焊药
模具夹紧后，将与模具配套的金属隔离片放入模腔，堵住模孔以托住焊粉；隔片应放置在模具的正中位置，隔片与模具之间不得有缝隙。
缓慢的将焊药倒入模腔中，并将药瓶底部的引燃粉少许洒在焊粉上面，盖上模具盖，再在模具的豁口上再洒少许引燃粉，准备点火施焊。
5.7点火熔焊
点火前，施工人员应观察模具是否放置水平，对放置不水平的应将模具垫平，以保证熔接头的质量。施工人员应站在上风口用点火枪对准模具豁口处的引燃粉点火；注意模具豁口处不要对准人或易燃物品，点火时必须有动火监护人监护。火泥熔接会产生高温，可能会有高温金属颗粒溢出，给施工人员造成伤害。因此火泥熔接应选择通风条件较好的场所进行，采取必要的隔离措施，点火人员应配戴防护眼镜、耐高温手套等防护用品。
5.8 清理模具，检查熔接接头
点火后约30秒，待金属溶液完全凝固，打开模具，即完成一次成型焊接。待模具稍微冷却后及时用配套的毛刷清理模具准备下次使用。火泥熔接的模具是采用石墨压铸而成，具有一定的使用寿命。定期检查模具内部情况，对有损坏的模具进行更换，以保证火泥熔接的整体质量。焊接完成后，施工人员自检焊接接头的质量，不合格的接头切开重新进行焊接。
6 质量控制
6.1 质量控制标准
本工法应该达到的质量标准指标及验收要求：《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-2006 符合强制性条文规定以及设计技术标准。
6.1.1 焊接接头质量检查
熔接接头的质量是接地网施工质量控制的关键，若得到的接头质量不合格，则需要将接头切开，重新进行焊接。接头质量检查主要有以下几个方面：
1 大小：限制在焊接之内的导线没有大块的暴露，水平连接的焊接接头在焊渣被清除后的最低点不应低于导线的顶端。
2 颜色：在用钢刷刷过之后，熔接接头的颜色应为金黄至青铜色。
3 表面光滑度：熔接接头表面应当平滑，无大块渣滓。如接头表面覆盖20%以上的渣滓，或渣滓清除后有任何电缆线股的暴露，则此接头报废，切开重新进行熔接。
4 气孔：原则上接头应没有气孔，一般情况下，接头上过多的气孔是因为导体或模具有杂物没有清理干净。若接头气孔的深度超越了导线的中心，则接头报废重新熔接。
6.2质量保证措施
6.2.1 所有的机具配件应该在施工前检查合格无误后才能进场进行施工；所有的材料须经检验合格后方可应用到工程中去。
6.2.2 火泥熔接施工人员应经过培训合格后，方可进行施工操作，确保熔接接头的质量。
6.2.3选择适宜的模具，在施工中应注意将模具放在干燥、不会碰撞的地方。
6.2.4经常检查模具内的情况。熔模内不应该有缺口损坏，并且应经常对熔模清理。
6.2.5隔离片上不应有缺口，隔离片及熔模必须密合。
6.2.6熔接施工时保证模具和导体的洁净度和干燥。
6.2.7施工现场应做好成品保护，特别是垫层混凝土浇注时，注意防止铜缆、熔接接头、铜缆端头等物项受到后续施工的损坏。
6.2.8 施工过程中应做好敷设位置的原始记录；同时作好施工技术记录，填写好验评表格。
7 安全控制措施及要求
7.1对施工人员应进行健康、安全、防火、环保和文明施工教育工作，对各相关施工人员进行施工安全技术交底。进入施工现场的人员严格遵守各项规章制度，严格按照有关工作程序和各标准规范进行施工。
7.2火泥熔接时会产生大量的热量，故不得在易燃易爆场所施工；火泥熔接作业要随身配带灭火器，以备紧急情况使用。
7.3 在场地不平处作业时，要注意保证熔接部分的工具、材料固定牢固，以免熔焊过程中模具发生倾斜或翻转，造成熔水外泄并引起安全事故。
7.4 点火人员正确佩带防护眼镜、戴上有一定隔热效果的工作手套，引燃时施工人员应站在模具的侧面采用点火枪进行，并与模具保持一定的距離。
7.5施工操作时，现场1.5m范围内不得有无关人员停留；1～2m范围内不得有易燃物摆放。点火时，一旦引燃粉被引燃，操作人员必须立即离开熔模至少 1.5m。
7.6当熔焊结束，任何人不得立即直接接触熔模。待接头冷却到一定程度后方可打开模具。
参考文献
[1] GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》
[2] 周斌、段华纯《放热熔接技术的实例应用》