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变电站铜接地网与 镀铜接地网、钢接地网的技术经济比较 2010年10月 目录 1.概述 2 2.技术比较 2 3.经济比较 3 3.1 根据IEEE std80计算导体截面积 3 3.2材料统计 8 3.3工程预算 11 4.结论 12 附录一：由DL/T 621-1997规定求得的导体截面 13 1.概述 随着电力系统的发展，对变电所接地设计的要求也越来越高。长期、可靠、稳定、经济的接地系统，是维持设备稳定运行、保证设备和人员安全的根本保障，符合国家所提出的可持续发展、变电站全寿命管理的宗旨。接地系统长期安全可靠运行的关键在于品质好的接地材料和可靠的连接。 本报告首先从技术角度比较分析了铜接地网、镀铜接地网和钢接地网的特点；其次，以某220kV变电站和某500kV变电站工程的接地网设计为实例，对铜接地网、镀铜接地网与钢接地网的经济性进行比较分析。 我们实际工程中都是按照DL/T 621-1997来进行相关接地计算，但由于镀铜钢在此标准中还未体现，所以本文中我们参照国外的IEEE Std 80-1986规程进行相关的接地计算。在附录一中我根据国内标准对铜和扁钢进行了计算，以供参考比较。 2.技术比较 耐腐蚀性：接地体的腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀两种形式，多数情况下，这两种腐蚀同时存在。铜（镀铜）在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/10～1/50，而且电气性能和物理性能稳定。 铜的表面会产生附着性极强的氧化物（铜绿），对内部的铜（钢）有很好的保护作用，阻断腐蚀的形成。鉴于在各相关规程中均未提及铜的腐蚀率，故本文中的计算都不考虑铜的腐蚀性。钢材是逐层腐蚀，镀锌层具有一定的抗腐蚀性，但是一般只能在前十年起作用，十年以后钢材将考虑年腐蚀厚度，设备引下线按0.1～0.2mm/年考虑，主接地网按0.05～0.1mm/年考虑。 钢接地体接头和钢接地体本身在腐蚀的过程中会出现点腐蚀情况，钢材点腐蚀的速度是均匀腐蚀速度的4～60倍，正是由于点腐蚀的存在，所以无法通过增加钢接地截面积的方法来增加其使用年限；铜不存在点蚀情况，寿命较长。 接地体连接方式：只有可靠的、牢固的链接才能保证接地网的运行可靠性。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。铜（镀铜）接地体的连接方式一般为放热焊接连接法，利用活性较强的铝把氧化铜还原，整个过程时间很短，反映所产生的热量足以使被焊接的导线端部融化形成永久性的分子合成。 3.经济比较 根据现有厂家产品实际情况，绞线和扁钢的规格列表如下： 接地线材料 规格 铜绞线（mm2） 50，70，95，120，150，185，240 镀铜钢绞线（mm2） 50，70，95，120，150，185，240 扁钢（mmXmm） 50X3~6，70X4~8， 80X5~8,10，90X6~8,10,12，100X6~8,10,12,14,16，110X6~8,10,12,14,16，130X6~8,10,12,14,16， 3.1 根据IEEE std80计算导体截面积 在IEEEstd80中规定，接地线的最小截面积要求为： 式中： —电流有效值，KA； —导体横截面积，mm2； —最大允许温度 ℃； —环境温度 ℃； —在参考温度时的电阻率温度系数； —在参考温度时接地导体的电阻率； —1/,或（1/）-Tr； —电流持续时间，s； —单位体积热容常数，J/cm3*℃； 下表中提供的和都是在参考温度为20 ℃时的数据。 各参数取值见下表： 材料 20℃时（1/℃） （1/）（0℃） 熔化温度(0℃) 20℃时（） TCAP热容量J/cm3℃ 退火软铜线 100 0.00393 234 1083 1.7241 3.422 铜镀钢绞线 40 0.00378 245 4.397 3.846 铜镀钢绞线 30 0.00378 245 5.862 3.846 镀锌钢 8.5 0.00320 293 419 20.1 3.931 某500kV变电站： 短路电流计算结果如下： 短路 类型 500kV侧单相接地短路 500kV侧两相接地短路 220kV侧单 相接地短路 220kV侧两 相接地短路 35kV两相接地短路 短路电路 32.4kA 33.0kA 47.3kA 46.2kA 39.4kA 纯铜引下线所需截面计算如下(单位：mm2) 1．500kV侧： =33kA， =0.35s 注:按DL/T 621-1997计算值为92.97mm2见附表一 2. 220kV侧： =47.3kA， =0.45s 注：按DL/T 621-1997计算值为151.1mm2见附表一 3. 35kV侧：=39.4kA， =0.