1 引言
百威变电站是百威啤酒武汉有限公司自建的110kV变电站，该项目由武汉供电公司设计和施工总承包，由于变电站是由美商投资兴建，因此美方技术人员依据美国IEEE Std.80大纲，明确提出了变电站接地网采用铜材，其连接应采用放热熔接技术施工。
武汉供电设计院在变电站设计中，本着安全可靠的原则，选材时充分考虑为承受大的故障电流并保证使用寿命。接地网全部采用铜材，接地铜材截面选得较大，水平接地网采用6×70mm2的铜排，垂直接地极采用φ80×2.5m、管壁厚为10mm的铜管。为保证大截面铜材的可靠连接，投资、设计、施工等单位一致认为采用放热熔接技术，即火泥熔接技术熔焊是最佳的先进的施工技术。
2 火泥熔接的熔接原理
火泥熔接是放热式熔接的一种，它利用化学反应时产生的超高热来完成金属的熔接。因为化学反应时速度非常快，产生的热量极高且集中，这样就可有效地将要连接的金属导体熔化掉，冷却后使金属导体完全熔接成一体，其原理见图1所示。
图1
首先将需要熔接的导线放入特制的耐热保温的模具中，上面放入熔接剂和起火粉。操作时只需点燃上层的起火粉，熔接剂在迅速燃烧中放出巨大热量，将隔离片下面的熔接点和纯铜粉快捷地熔为一体，冷却后打开特殊模具，熔焊接在数分钟之内就可完成。这就是放热熔接的原理和物理反应过程。
火泥熔接可连接钢铁、铜材等金属，可以熔接各种不同开关的金属导体，如电缆、接地棒、铜管、钢管、扁钢、扁铜、螺纹钢等。
3 铜排对接用模具和熔粉型号
按照美国IEEE Std.80大纲，铜排接地网火泥熔接接头如图2所示，
主要有：铜排的对接（BEH），铜排的T接（BT），铜排的垂直交叉连接（BX），铜排和铜管的连接（GBHT）等主要几种，另外，还有铜排与钢构的连接，引出线的连接等一些较少用的连接方式，这里就不多介绍了。
火泥熔接用的模具和熔粉的规格型号见表1所示。这些均由美商投资兴建方提供。
4 接地线实施工程的应用
在百威110kV变电站接地网工程的实施应用中，首先要计算出接地线铜导体的合理截面，因为选大了造成材料的浪费，选小了不能流过持续的故障电流，造成接地网因故障电流大而损坏。按照美国IEEE Std.80大纲，接地线的最小截面积A应满足Sverak方程式（1）。
（1）
式中：
I——为最大故障电流，（kA）;
tc——为故障电流持续时间，（s）;
αy——为Ta度时的导热参数，（J/μΩ）;(Ta为施工时环境温度)
ρy——为Ta度时的接地电阻参数，（μΩ/cm2）;
Tcap——为热量参数，（J/cm2 ℃ ）;
tm——为连接头的最高容许温度，（℃）;
Ln——为接地导体的热稳定系数;
Ta——为环境温度，（℃）;
Ko——为1/20或（1/2）―Tc,为一常数;
按照我国电力行业标准DL/T621-1997，根据热稳定条件，接地线的最小截面积应符合式（2）要求。
Sg≥Ig/C√t （2）
式中：Ig——为流过接地线的短路电流稳定值，（A）;
t——为短路时等效持续时间，（S）;
c——为接地线材的热稳定系数; 铜材为210，钢材为70。
按式（2）与式（1）计算后的结果，基本相近，故按式（2）计算较简便。
对于110kV变电站，按常规最大短路电流取Ig=15000A，短路持续时间tg=0.5s，选用接地铜材的最小截面积为: Sg≥ 15000/210√0.5=50.5mm2
由以上计算可知，采用铜材其最小截面积应不小于50.5mm2。考虑一定余量和保险系数以及今后的扩容需要，接地铜材选用120mm2的铜缆或3×40mm2的铜排。实际工程中，选用的铜排截面为6×70mm2，是最小计算截面积的3倍，火泥熔接粉型号为550号。若选用120mm2的铜材，平均熔粉量不到原来的1/3，这样保证了工程质量和工程寿命，只是熔粉量稍许增加了一些。
为保证接地有一定深度，接地电阻小于国标规定值，垂直接地极采用φ80×2.5m，管壁厚为10mm的铜管，整个厂区加变电站共有接地极40极，与铜排连接后形成整过接地网。
火泥熔接在施工时，由于熔接速度快，只要接地沟挖掘完成，铜排接地网和接地极铺设好后，安装模具到熔接作业完成仅需二三天作业时间，这是以往焊接作业无法相比的。
除熔接速度快外，还具有连接外观平整美观，连接点为分子结合，没有接触面，更没有内部机械应力，通流能力强，承受故障冲击电流强，连接电阻小，比传统电焊搭接作业省时省工，而且质量好得多，是今后值得推广的技术。
5 结束语
火泥熔接与传统的电焊搭接相比，具有焊接质量好，熔接速度快，施工工具少，施工快捷简便，连接电阻小，通流能力强等众多优点，是值得进一步推广的新技术，它将广泛应用于全国电力重点工程中去。
施工中，合理的选择接地材料的种类和接头形式，能有效地保证工程质量和寿命，同时也不会造成材料的浪费。
要大力发展火泥熔接技术，还必须研究发展适合各种标准线材的模具生产和熔粉制造，这样才能构成我国独立的热熔技术工艺体系。
