鍍銅鋼接地應(yīng)用省地省時(shí)(最終版)

1、-作者xxxx-日期xxxx鍍銅鋼接地應(yīng)用省地省時(shí)(最終版)【精品文檔】配電網(wǎng)鍍銅鋼接地應(yīng)用省地省時(shí)童雄敏 陳航 施建鎖，永康市供電局摘要：在10千伏配電網(wǎng)運(yùn)行中，接地裝置的施工和維護(hù)常常遇到占地政策處理難、支出費(fèi)用高的難題，直接影響施工效率和電網(wǎng)安全運(yùn)行。2008年初，永康市供電局配網(wǎng)運(yùn)行工區(qū)成立了接地技術(shù)改進(jìn)QC小組，采用鍍銅鋼接地技術(shù)，取代角鋼接地，把原來(lái)橫向埋設(shè)的方式改為縱向深埋。改進(jìn)后，安裝接地裝置不需再開(kāi)挖長(zhǎng)30米、寬0.6米的地塊，只需在電桿基礎(chǔ)邊挖半徑為0.05米的小圓即可垂直下插，既減少占地，又提高了接地安裝效率。 關(guān)鍵詞：鍍銅鋼 接地 減少占地 安裝效率接地系統(tǒng)好壞直接影響

2、到配網(wǎng)線路運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，然而在接地系統(tǒng)的施工和運(yùn)行維護(hù)中常常遇到一些問(wèn)題，嚴(yán)重影響施工效率和安全運(yùn)行。1、傳統(tǒng)接地裝置存在的三類問(wèn)題1.1開(kāi)挖接地基礎(chǔ)工程量大。 傳統(tǒng)接地裝置采用角鋼作為接地體，2米長(zhǎng)的角鋼電阻為50歐姆左右，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)需將6根角鋼垂直埋入地下,再用30米圓鋼連接才能滿足接地電阻和雷擊電流釋放要求。所以，安裝接地裝置時(shí)需開(kāi)挖一條寬約m、深m、長(zhǎng)30m的深坑。傳統(tǒng)接地施工方法如下圖所示： 傳統(tǒng)接地施工方法示意圖2米引下線電線桿5米5米米開(kāi)挖的部分角鋼大 地圓鋼開(kāi)挖深坑耗時(shí)需5.5小時(shí)，安裝角鋼時(shí)只能靠人力敲擊，耗時(shí)約0.5小時(shí)，善后處理繁瑣，其中焊接及接頭防腐處理約0.

3、5小時(shí)，回填土石約0.5小時(shí)，完成一組接地平均需要7個(gè)小時(shí)。1.2土地征用政策處理難。安裝一組接地需向政府部門申請(qǐng)，并交付一筆不少費(fèi)用。剖開(kāi)水泥路面，施工困難并影響交通。土地征用政策處理難，經(jīng)常遇到群眾阻攔，影響工程進(jìn)度。永康電網(wǎng)近年來(lái)的接地政策處理困難之處呈逐年上升態(tài)式，2005年10處、2006年14處、2007年18處。2007年，永康市供電局在接地安裝工程上支付的政策處理費(fèi)用共計(jì)萬(wàn)。由于土地日趨升值，導(dǎo)致土地征用政策處理越來(lái)越難,政策處理難點(diǎn)個(gè)數(shù)逐年增加,每年需支付政策處理費(fèi)用逐年較大幅度上升。經(jīng)多方取土檢測(cè)，永康土壤電阻率25.m-50 .m，PH值5.06.3，酸性大，很容易腐蝕鋼

4、材。鋼材腐蝕生成物三氧化二鐵，易碎易剝落，不能隔絕腐蝕無(wú)法保護(hù)內(nèi)部鋼材不被腐蝕（鐵銹是一種不導(dǎo)電的物質(zhì)，它的存在會(huì)使接地電阻逐年升高）。同時(shí)，鐵(Fe+2)相對(duì)于氫的腐蝕電位為-0.4V，相對(duì)于其他地下常見(jiàn)金屬（如銅）而言，在發(fā)生雙金屬氧化還原反應(yīng)時(shí)，作為負(fù)極（陽(yáng)極）犧牲，會(huì)加快自身的腐蝕速度。2008年，永康市供電局對(duì)100組使用5年的接地體進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)腐蝕有35組，占總數(shù)的35%。這些接地體腐蝕嚴(yán)重，接地電阻達(dá)不到要求，需要更換接地體，加大運(yùn)行人員的維護(hù)工作量。2、選用新型接地材料和性能對(duì)比為了減少接地施工、維護(hù)的工作量，提高工作效率和施工質(zhì)量,減少接地施工相關(guān)費(fèi)用支出，2008年1

5、月，永康市供電局本著務(wù)實(shí)、創(chuàng)新的原則成立了接地技改QC小組進(jìn)行攻關(guān)。QC小組攻關(guān)人員研究探尋到一種新型接地材料，要求其耐腐蝕性好，不用圓鋼網(wǎng)連接，不用開(kāi)挖地溝，只需垂直打入地下一定深度，接地電阻就能滿足要求，又能克服傳統(tǒng)接地的上面三類問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多方查找和論證，QC小組初步選定鍍銅鋼和鍍鋅圓鋼兩種材料。2.1 兩種新型材料的參數(shù)對(duì)比導(dǎo)電性能在20×10-6（·mm），鋼的電阻率為138×10-6（·mm）。假設(shè)以銅的導(dǎo)電率為基準(zhǔn)值1（即100%）， 則角鋼和鍍鋅圓鋼的導(dǎo)電率僅為8.6%，鍍銅鋼的導(dǎo)電率超過(guò)20%，而鍍銅鋼絞線的導(dǎo)電率為30%。 在雷電流等高

6、頻電流作用下，鍍銅鋼材質(zhì)會(huì)產(chǎn)生集膚效應(yīng)，導(dǎo)電性接近與純銅，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋼接地體。另外銅相對(duì)與真空的磁導(dǎo)率是1，鋼為636倍，通過(guò)雷電流或故障電流時(shí)，銅導(dǎo)體的阻抗遠(yuǎn)小于鋼接地體，因此由阻抗導(dǎo)致的地電位升高而產(chǎn)生的側(cè)擊概率會(huì)大大減少。耐腐蝕性銅材耐腐蝕性能是鋼材的十倍以上,是鍍鋅鋼的三倍以上。鍍銅鋼的耐腐蝕性接近于純銅，銅的表面會(huì)產(chǎn)生附著性較強(qiáng)的氧化物(銅綠Cu(OH)2),對(duì)內(nèi)部的材料有很好的保護(hù)作用，阻斷了進(jìn)一步腐蝕的形成. 鍍銅鋼在歐美國(guó)家接地系統(tǒng)中普遍應(yīng)用，對(duì)于這種接地材料的品質(zhì)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)有UL467，該標(biāo)準(zhǔn)第11頁(yè)第9章明確的規(guī)定了鍍銅材料的厚度必須大于，只有大于的鍍銅材料做地網(wǎng)才能保證地網(wǎng)4

7、0年免維護(hù)，在歐美國(guó)家的電網(wǎng)系統(tǒng)中只有通過(guò)了UL467標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的鍍銅材料，才能入網(wǎng)運(yùn)行。同時(shí)IEEE std80-2000交流變電站設(shè)計(jì)導(dǎo)則第40頁(yè)第11章規(guī)定常用的接地材料，純銅材料和鍍銅材料為常用材料，可以埋入地下保證40年以上的使用壽命，熱鍍鋅鋼材只能用于設(shè)計(jì)壽命不超過(guò)15年的臨時(shí)接地，且要定期檢測(cè)接地電阻及銹蝕情況。熱穩(wěn)定性國(guó)內(nèi)導(dǎo)體的熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式為：推導(dǎo)出相關(guān)的熱穩(wěn)定計(jì)算的公式為：在我國(guó)DL/T621-1997的標(biāo)準(zhǔn)中，銅的熱穩(wěn)定系數(shù)為210。可換算得出：30導(dǎo)電率鍍銅鋼絞線為176，鍍銅圓鋼為146，熱度鋅鋼為70。在美國(guó)IEEEstd80中規(guī)定，熱穩(wěn)定系數(shù)即：30%導(dǎo)電率鍍銅鋼絞

8、線的C值計(jì)算，將相關(guān)參數(shù)代入公式：鍍鋅鋼的C值計(jì)算，將相關(guān)參數(shù)同樣代入上面的公式后，得出其值約為70。通過(guò)鍍鋅鋼的參數(shù)可以知道IEEE中的相關(guān)規(guī)定與國(guó)標(biāo)中的相關(guān)規(guī)定是一致的。綜上所述，30導(dǎo)電率鍍銅鋼絞線熱穩(wěn)定系數(shù)為176，20導(dǎo)電率鍍銅圓鋼熱穩(wěn)定系數(shù)為146，熱鍍鋅鋼為熱穩(wěn)定系數(shù)70。同等熱穩(wěn)定性，鋼材需要截面與熱鍍鋅鋼相同，是純銅的3倍、是30導(dǎo)電率鍍銅鋼絞線的2.5倍、是20導(dǎo)電率鍍銅圓鋼的2.3倍。 接地效果對(duì)架空線路桿塔的接地電阻和型式在電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T620-1997交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合、DL/T621-1997交流電氣裝置的接地中，都提出了具體的要求，是設(shè)計(jì)、安

9、裝和改造架空線路桿塔接地的依據(jù)?？偨Y(jié)不同土壤電阻率的設(shè)計(jì)方案，在參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DLT 5092-1997110500kV架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程第的要求,在雷季干燥時(shí),每基桿塔不連地線的工頻接地電阻,不宜大于表9.0.11所列數(shù)值（見(jiàn)下表,引自“表9.0.11 有地線的線路桿塔的工頻接地電阻”）。土壤電阻率(·m)100100500500100010002000>2000工頻接地電阻()1015202530注：1)如土壤電阻率超過(guò)2000·m，接地電阻很難降到30時(shí)，可采用68根總長(zhǎng)不超過(guò)500m的放射形接地體或連續(xù)伸長(zhǎng)接地體，其接地電阻不受限制對(duì)接地系統(tǒng)基本要求是滿足

10、接地電阻的指標(biāo)。接地電阻具體來(lái)說(shuō)，實(shí)質(zhì)上包含三個(gè)部分：a.接地導(dǎo)體本身電阻；b.導(dǎo)體和土壤的接觸電阻；c.土壤的散流電阻。其中c.土壤的散流電阻最為重要，它是接地電阻的重要組成部分，這由土壤的電阻率決定。所以通常采用增大垂直接地極深度來(lái)減少土壤的散流電阻，從而降低接地電阻而不是增大垂直接地極直徑來(lái)降低接地電阻。從物理過(guò)程上看，雷電流的幅值很大（從數(shù)十千安到數(shù)百千安），同時(shí)，雷電流的等值頻率很高。所以，對(duì)于同一接地裝置，由于雷電流的幅值大，會(huì)使地中的電流密度增大，從而提高了地中的電場(chǎng)強(qiáng)度（Ex=x =（Im/（2r2x）,在接地體表面附近尤其厲害。當(dāng)?shù)刂须妶?chǎng)強(qiáng)度超過(guò)土壤的擊穿耐電強(qiáng)度時(shí)，會(huì)發(fā)生局

11、部火花放電，使土壤的電導(dǎo)增大，而電阻率下降。試驗(yàn)證明，在土壤電阻率為500·m，預(yù)放電時(shí)間為3-5s, 土壤的擊穿場(chǎng)強(qiáng)為6-12kV/cm。因此，同樣的接地裝置在幅值很高的雷電沖擊電流作用下，其接地電阻要小于工頻電流下的數(shù)值。這一現(xiàn)象稱為火花效應(yīng)。另一方面，雷電流的等值頻率很高，使接地體自身呈現(xiàn)出的電感特性，會(huì)阻礙雷電流向接地體（主要是指較長(zhǎng)的水平接地體）遠(yuǎn)端流通，在接地體較長(zhǎng)時(shí)，這種影響更是明顯，從而使接地體得不到充分的利用，這樣就使沖擊電阻大于工頻接地電阻。此現(xiàn)象稱為電感效應(yīng)。一般情況下，由于火花效應(yīng)遠(yuǎn)大于電感效應(yīng)，故<1.鍍銅鋼棒和鍍銅絞線表面是厚度達(dá)mm的銅層，在雷電流

12、情況下，起主要導(dǎo)電作用的是該銅層。材料的電感系數(shù)主要取決于該種材料的磁導(dǎo)率，并與之成正比關(guān)系，我們得到銅為非磁性材料，其磁導(dǎo)率相對(duì)于真空為1，而扁鋼和角鋼的磁導(dǎo)率為700-800，可從中得出鍍銅鋼棒的電感系數(shù)大約相當(dāng)于角鋼扁鋼的1/700-1/800。從中可得出鍍銅鋼棒的沖擊電阻比相同尺寸的角鋼的電感因素的沖擊電阻要小很多很多，但兩者的土壤火花效應(yīng)相同。所以鍍銅鋼棒的沖擊電阻要小于角鋼的沖擊電阻。在輸電線路接地設(shè)計(jì)時(shí)，沖擊接地電阻是一個(gè)相當(dāng)重要的參數(shù)。在沖擊電流作用下，接地裝置的沖擊接地電阻一般低于工頻接地電阻，但是沖擊接地電阻因土壤性質(zhì)，沖擊電流峰值及波形、接地裝置的幾何形狀不同而相差很大。

13、因此在接地裝置實(shí)際設(shè)計(jì)中，仍以正常工頻電阻值作為考慮的依據(jù)，同時(shí)考慮一定的降低幅度。通常如果工頻接地電阻達(dá)到要求，沖擊接地電阻也達(dá)到了要求。沖擊接地電阻RCH與工頻接地電阻Ro的關(guān)系是：RCH = a Ro式中a為沖擊系數(shù)，a的大小與大地電阻率有關(guān)，它們的關(guān)系是：當(dāng)大地電阻率 100·m時(shí) a 1 500 ·m時(shí) a 1000 ·m時(shí) a >1000 ·m時(shí) a 綜上所述，鍍銅接地網(wǎng)相對(duì)鋼接地網(wǎng)來(lái)說(shuō)，能夠更好的泄放雷電流，保障線路安全。 綜合比較綜上所述，角鋼、鍍銅鋼棒以及鍍鋅圓鋼接地系統(tǒng)的各項(xiàng)性能比較匯總?cè)缦拢罕容^項(xiàng)目傳統(tǒng)角鋼接地系統(tǒng)鍍銅鋼棒垂直

14、接地系統(tǒng)鍍鋅圓鋼垂直接地系統(tǒng)工程費(fèi)用材料費(fèi)低施工費(fèi)高(占地面積大)適中低接地材料鋼材(鍍鋅圓鋼和普通圓鋼)鍍銅鋼鍍鋅圓鋼導(dǎo)電性能導(dǎo)電性良好導(dǎo)電性好,是鋼材的八倍導(dǎo)電性良好熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定系數(shù)70熱穩(wěn)定系數(shù)146熱穩(wěn)定系數(shù)70防腐性能鋼材差鍍鋅鋼一般鍍銅鋼的耐腐性是鋼材十倍比扁鋼好，約為扁鋼的三倍接地效果不穩(wěn)定,接地電阻會(huì)持續(xù)上升很穩(wěn)定,接地電阻會(huì)保持在 一個(gè)較穩(wěn)定的水準(zhǔn)穩(wěn)定性好于扁鋼，但時(shí)效性低于鍍銅鋼使用年限<5年40年<<10年評(píng)估結(jié)論通過(guò)綜合比較,鍍銅鋼棒接地系統(tǒng)具有壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)、免維護(hù)等優(yōu)異性能是傳統(tǒng)接地方式無(wú)法比擬的。3、鍍銅鋼棒接地裝置應(yīng)用根據(jù)實(shí)際情況，我們請(qǐng)廠家

15、設(shè)計(jì)了鍍銅鋼接地裝置，該裝置由直徑，單根長(zhǎng)度的鍍銅鋼接地棒、連接器組成，并可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土壤條件靈活調(diào)整打入地下的總根數(shù)，一般情況下在永康土壤環(huán)境下只要將3-4根接地極連接起來(lái)打入地下，依靠單點(diǎn)接地就能滿足接地電阻要求，如下圖：圖 15大 地電線桿，或箱變，柱上變壓器等引下線接地極引下線電線桿鍍銅鋼接地裝置實(shí)物圖 鍍銅鋼絞線：銅層均勻，厚度大于，導(dǎo)電率相當(dāng)于純銅的30。鍍銅鋼接地棒：2×，銅層厚度，導(dǎo)電性相當(dāng)于純銅的20。 接地電阻測(cè)試經(jīng)檢測(cè)永康地區(qū)的土壤電阻率約為40.m，根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，要求10kV配電線路電器設(shè)備的接地電阻小于10。為使鍍銅鋼接地裝置達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)，永康市供電局進(jìn)行了

16、鍍銅鋼接地棒埋設(shè)數(shù)量與接地電阻的測(cè)試。用于測(cè)試的鍍銅鋼每根長(zhǎng)1.2米，截面直徑1.42厘米，經(jīng)測(cè)試得出下表：安裝根數(shù)接地電阻()1234563從測(cè)試得知，要使接地電阻<10,只要安裝3-4根鍍銅鋼即可。連接方法為了便于連接鍍銅鋼絞線與鍍銅鋼接地棒，永康供電局引進(jìn)在鐵路系統(tǒng)中普遍采用的化學(xué)CADWELD放熱焊接技術(shù)。 放熱原理:3Cu2O + 2Al è 6Cu + Al2O3 + Heat (2537oC)采用放熱焊接將鍍銅鋼絞線和鍍銅鋼接地棒連接，連接后兩個(gè)導(dǎo)體視為同一個(gè)導(dǎo)體。CADWELD放熱焊接是真正的分子結(jié)合，內(nèi)部無(wú)空隙，接頭電阻與導(dǎo)體一致，焊接過(guò)程簡(jiǎn)單快速，不需要外部

17、電力,設(shè)備或特殊培訓(xùn)。 現(xiàn)場(chǎng)安裝圖比較傳統(tǒng)接地現(xiàn)場(chǎng)安裝 鍍銅鋼接地現(xiàn)場(chǎng)安裝 采用鍍銅鋼接地裝置，安裝時(shí)不需再開(kāi)挖長(zhǎng)30米、寬0.6米的地塊，只需在電桿基礎(chǔ)邊挖半徑為0.05米的小圓即可垂直打入，省地、省時(shí)、省費(fèi)用。3.3 應(yīng)用效果接地電阻達(dá)到要求永康市供電局目前已經(jīng)安裝了26組鍍銅鋼接地裝置，經(jīng)測(cè)試，接地電阻均小于國(guó)家要求的10以下，下表為其中4處接地裝置的詳細(xì)安裝情況：工程名稱鍍銅鋼接地棒根數(shù)（根）實(shí)測(cè)接地電阻（）安裝耗時(shí)（小時(shí)）后景顏238線22#桿安裝避雷器 4杜山頭941線學(xué)爐聯(lián)絡(luò)線10#桿安裝真空開(kāi)關(guān)3芝英914線南路支線19#桿安裝真空開(kāi)關(guān)4古山245線39#桿安裝分段真空開(kāi)關(guān)3唐

18、東239線13#桿安裝分段真空開(kāi)關(guān)3 3.3.2經(jīng)濟(jì)效益×8角鋼依次連接起來(lái)打入地下，再用5根圓鋼連接。角鋼費(fèi)用為 每根84元，每根角鋼加工費(fèi)21.5元，圓鋼每根72.4元，總費(fèi)用為:6××5995元，連接及人工費(fèi)用為400元，共需9954001395元（不含政策處理費(fèi)）（2）、采用鍍銅鋼接地需3根接地棒和3個(gè)連接器，費(fèi)用為：200×360×3780元，連接及人工費(fèi)用為150元，共需780150930元 僅算一次投資，則鍍銅鋼接地棒成本僅為傳統(tǒng)接地的930/1395= 67%，重要的是可以節(jié)省政策處理費(fèi)用。3.3.3社會(huì)效益通過(guò)鍍銅鋼接地應(yīng)用，避免了城區(qū)道路開(kāi)挖，每處節(jié)約土地使用面積近18平方米，減少供電企業(yè)與群眾之間土地政策處理協(xié)調(diào)的矛盾，既節(jié)約費(fèi)用又提高安裝效率。