变电站接地方案

变电站接地方案艾力高商贸（上海）有限公司2010年04月上海i目录1.概述................................................................................................................11.1良好接地的必要条件................................................................................................11.2我国接地系统现状....................................................................................................12.技术比较........................................................................................................22.1性能比较....................................................................................................................22.2接地体连接方式........................................................................................................42.3施工难易度................................................................................................................72.4接地效果....................................................................................................................73.接地方案........................................................................................................83.1概述：........................................................................................................................83.2参考标准....................................................................................................................83.3技术要求：................................................................................................................83.4地网分析：................................................................................................................83.5设计参数：................................................................................................................93.6方案设计：................................................................................................................93.7接地电阻计算..........................................................................................................113.8接地导体热稳定性计算..........................................................................................123.9接触电势与跨步电势的验算..................................................................................144.材料选型:.....................................................................................................165.材料清单:.....................................................................................................19附件1镀铜钢棒接地极与传统接地系统的性能价格比..................................................20附件2国内市场各种焊接工艺比较..................................................................................21附件3国内市场各种接地极比较......................................................................................23变电站接地方案11.概述1.1良好接地的必要条件良好的接地系统应具备以下两个主要条件：1、提供一个尽可能低的低电阻对地路径（接地电阻），接地电阻越低,雷电流,浪涌和故障电流就可越安全地消散到大地；过电压值就越低。2、接地导体应具有良好的防腐能力并能重复通过大的故障电流，接地系统的寿命应不小于地面主要设备的寿命。一般至少要求30年以上寿命。长期、可靠、稳定的接地系统，是维持设备稳定运行、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正确选择合适的接地材料和可靠的连接。1.2我国接地系统现状目前我国传统接地体大多采用钢材质，其主要原因是我国的早期电力系统设计技术多借鉴前苏联相关技术，另外我国自身铜储探明量的不足，加上西方国家过去对我国的封锁，中国不容易取得铜。为节约有色金属，在20世纪50～60年代提出“以钢代铜，以铝代铜”，所以一度大量选用钢材和铝材。而国外（除前苏联国家，中国和印度以外），以铜材以及铜镀钢材料作为主要接地材料已有超过100年的历史，而且被相关的国际标准（如：IEEE和IEC）推荐为主要的接地材料。目前，我国大部分地区仍然使用镀锌扁钢作为接地材料，但几十年的实践证明镀锌钢并不能解决接地装置腐蚀问题，象华北电网天津北郊500KV变电站投运8年后开挖检查发现，接地装置腐蚀严重，有的甚至已被腐蚀断，不得不投巨资更换成铜接地装置。还有，北京房山变电站，大同二电厂等大型500kV变电站投运10-11年后，因腐蚀严重均重新更换了原镀锌钢接地装置。由于是重新铺设接地装置，恢复路面和绿化等工作花费了不少资金，因此整个改造工程比新建接地装置所需费用增加很多。我国解放前，曾大量采用铜质材料作为接地材料，如天津塘沽110kV变电站，上海杨树浦电厂等，经检查，其接地装置至今仍然合格，至今仍可使用。在外资投资的工厂，电厂的变电站中，大量使用铜质材料接地装置，如秦山核电站，连云港核电站，无锡海力士半导体变电站，INTEL等。目前铜材已经不再作为国家战略物资，国家外汇储备充沛，在上海成立了铜期货交易所，可以很方便地购买铜。而北京、上海、江苏、浙江、山东、广东、辽宁、天津等地区已开始选用热稳定性能好、导电性能强、耐腐性强的铜材做接地，其连接采用先进的放热焊接技术。变电站接地方案22.技术比较2.1性能比较分别从导电性、热稳定性、耐腐蚀性等方面比较铜接地体与热镀锌钢接地体的差异。2.1.1导电性能铜和钢在20˚C时的电阻率分别是17.24×10-6（Ω·mm）和138×10-6（Ω·mm）。若以铜的导电率为100%，标准1020钢的导电率仅为10.8%，因此铜的导电率是钢的10倍左右。而30%导电率镀铜钢线导电率为30%，40%导电率镀铜钢线导电率为40%，均远较钢接地体好。尤其是在集肤效应下，高频时镀铜钢绞线导电性能远远优于钢材。即，铜接地体导电性能较钢接地体好。2.1.2热稳定性铜的熔点为1083˚C，短路时最高允许温度为450˚C；而钢的熔点为1510˚C，短路时最高允许温度为400˚C。因此，接地体截面相同时，铜材热稳定性较好。同等热稳定性能时，钢接地体所需的截面积为铜材的3倍，是30%镀铜钢绞线的2.5倍，是40%镀铜钢绞线的2.8倍。2.1.3耐腐性接地体的腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀两种形式，在多数情况下，这两种腐蚀同时存在。铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/10~1/50，是镀锌钢的耐腐蚀性的3倍以上，而且电气性能稳定。铜的表面会产生附着性极强的氧化物（铜绿），能够对内部的铜起很好的保护作用，阻断腐蚀的形成。当铜与其它金属（钢结构、水管、气管、电缆护套等）共存地下时，铜作为阴极不会受腐蚀，腐蚀的是后者。钢材是逐层腐蚀，镀锌层具有一定的抗腐蚀性。钢接地体接头部位经过高温电弧焊接加工后会出现点腐蚀情况，一般最多只能保证10年。而铜腐蚀不存在点蚀情况，寿命较长。可见，铜接地体的耐腐性显著优于钢接地体。目前我国变电所接地系统均存在不同的腐蚀问题，特别是有些运行十年以上的变电所腐蚀相当严重。尽管在设计时各设计人员已通过增大接地极截面来考虑30年的防腐问题，在实际运行中也采用部分开挖和测量接地电阻等方法来检测腐蚀问题。但由于实际腐蚀情况更严重，以及钢与铜的腐蚀机理不同，实施效果不太理想。变电站接地方案3以下是运行两年后开挖的钢接地的图片，局部已经严重腐蚀断裂。以下是现场埋置八年后的镀锌钢试片，在接地网有泄流电流的电解腐蚀时，其耐蚀性能与普通碳钢相比，提高极少，不能明显改善接地网的防蚀性能。一般情况下，在测量接地电阻时，很难发现接地网腐蚀问题。一旦通过大的故障电流，由于截面太小，容易熔断，从而导致故障电流不能通过接地网顺利泄到大地，从而导致地电位升高，而出现“反击”现象，对直流，保护，通信，信号等二次设备和低压系统故障和损坏，甚至损坏变压器等重要设备。而镀铜钢棒则几乎没有任何腐蚀综上所述，铜接地体与热镀锌钢接地体相比，铜接地体在导电性能、热稳定性能、耐腐蚀性方面有显著的优越性。变电站接地方案42.2接地体连接方式变电所的接地网金属导体存在着大量的连接，只有可靠的、牢固的连接才能保证接地网的运行可靠性。2.2.1钢接地体的连接方式目前，钢接地体之间的连接均为传统的电弧焊接方式，高温电弧会破坏接地体接头部位的镀锌层，有可能导致点腐蚀的出现，严重影响接地体的寿命。此外，电弧焊接连接不是真正的分子性连接，焊接点对于接地体的导电性能也有影响。对于钢接地体能否采用放热焊接接法，设计也作过研究与尝试，由于钢接地体设计截面过大，未能被采用，主要有以下原因：（1）大型、非标模具制造困难，造价高；（2）焊粉用量大；（3）由于钢接地体本身防腐性能差，焊接质量的提高意义不大