浅谈铜质接地网-在变电所接地系统设计中的应用.docVIP

浅谈铜质接地网—— 在变电所接地系统设计中的应用 张德娟 （盐城电力设计院有限公司） 2010年10月 盐城 浅谈铜质接地网—— 在变电所接地系统设计中的应用 张德娟 （盐城电力设计院有限公司） [摘 要] ：随着电力系统的发展，电网短路容量越来越大，对接地的要求也越来越高。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，而选择品质好的接地材料和可靠的连接是保障接地系统长期安全可靠的重要因素。 [主题词] ：变电所 铜质接地网 钢质接地网 长期以来，我国选用镀锌扁钢作为接地材料。这是因为解放初期，我国变电站的规模很小，由于经济和资源的原因，普遍采用钢质材料作为变电站的接地 (体)极的材料，这种做法一直沿用到现在。上世纪八十年代末，全国各地相继出现了一些在系统发生接地故障时，因接地网原因，造成变电站高压串入控制室，烧毁控制室和保护盘柜的重大停电事故。根据国家电网公司统计资料，运行10年以上的变电所钢接地网均有不同程度的腐蚀，20年以上的更为严重。根据接地网事故的统计分析，地网腐蚀，接地体在故障时烧断是引发接地网事故的重要因素之一。为防止该类事故的发生，各地除加大接地体及接地引下线的截面外，还制定了相应的运行维护措施，如导通检查和开挖检查，有关院校开展了检测接地体腐蚀程度的分析研究。原国家电力公司“25项反措”对此给予了高度重视，并制订了一系列反措，同时也提出：接地装置腐蚀比较严重的枢纽变电所宜采用铜质材料的接地网。 一、变电站接地系统采用铜接地的理由 1、随着我国经济的快速发展，电力系统容量需求越来越大,短路电流也就越来越大;目前智能化的二次控制系统运用越来越广泛敏感性较高,相应对接地电阻接地系统散流接地系统热稳定等要求也越来越高.而铜质材料导电能力强、稳定性高、散热好，用于接地系统对这些性能将有很大的提高。 2、当前中国土地费用不断升高,尤其是GIS的应用使变电站占地面积减小到原来的20%到40%,,从水平接地电阻计算公式R1=ρ*π1/2/4*S ?可看出,水平接地电阻增加到1.4到2.3倍,以水平为主的接地系统满足不了要求.从垂直接地电阻公式R2=ρ(Ln(8L/D)-1) /2πL可看出,增加垂直接地极深度可有效解决这一问题.但角钢由于截面较大,很难打得很深,但铜镀钢接地棒最大可深入35米以上，可有效的降低接地电阻。 3、随着经济不断发展,对供电可靠性要求越来越高。系统接地的可靠性和运行寿命是供电可靠的重要因素，由于铜质材料具有较强的稳定性，耐腐蚀，一般以铜为主的接地系统寿命基本可达到40年以上，从而可大大减少其运行维护，减少停电次数，提高供电可靠性。 4、目前我国电力系统接地材料还大多采用镀锌钢，而其的耐腐蚀性较差, 锌层在不断腐蚀中,镀锌钢接地性能不稳定,只可用于设计10年寿命的接地系统。因此相关规程规定了严格的检查、试验项目。如电力设备预防性试验规程要求钢接地每6年进行1次接地电阻测试,每8年开挖检查一次， 这样在人工成本不断提高的当今，导致接地系统改造施工费用增加，材料还需更换。同时对市中心和室内站的开挖检查也不太可能。铜质材料接地因其耐腐蚀，寿命长，则运行维护工作量大大减少，大大降低总成本，从而铜接地系统越来越被国际同行所接受。中国加入WTO以后,经济发展迅速,外汇储备不断增加,进口铜越来越方便. 同时铜镀钢接地棒用铜量很少，性价比油然而见。目前在全球50%变电站采用铜镀钢接地棒,其中包括很多经济欠发达地区如：非洲苏丹,乍得,亚洲缅甸,柬埔寨,南美的海地等国家。 二、铜与钢接地比较 (一).腐蚀性比较 1.铜材耐腐蚀性能是钢材的十倍以上,是镀锌钢的三倍以上. 铜的表面会产生附着性较强的氧化物(铜绿Cu(OH)2),对内部的铜有很好的保护作用,阻断了进一步腐蚀的形成. 2. 钢材含有很多的杂质,除Fe以外,还含有C,S和P等. 所以在“微电池”和“宏电池”效应下,钢材是向内逐层腐蚀.镀锌钢有一定的防腐能力,但降低了导电性能和泄流速度,这对高频故障电流尤其明显. 3.钢接地系统寿命往往达不到设计要求,一般在10年左右. 如天津电力公司调查表明,天津地区钢接地系统年腐蚀率为1mm/a.220kV变电站接地寿命仅为5年.而铜接地寿命可达到40年以上. 4. 由于锌层在不断腐蚀中,镀锌钢接地性能不稳定,因此相关规程规定了严格的检查,试验项目.如电力设备预防性试验规程要求钢接地每6年进行1次接地电阻测试,每8年开挖检查一次.对市中心和室内站不太可能. 铜接地则运行维护工作量大大减少. (二).安全性比较 1.铜接地的接触电势和跨步电压相对较小,人身更安全.铜材相对磁导率为1,钢材为636,接地系统的电位差随着相对磁导率的增大而增大.