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1、（财务知识）变电所镀铜 接地网与钢接地网、纯铜 接地网的技术经济比较 变电所镀铜接地网和 钢接地网、纯铜接地网的技术经济比 较 2010 年 10 月 目录 1.概述 3 2.技术比较 3 3.C 值的由来 4 4.经济比较 5 4.1 接地体截面积的选择 5 4.2 材料统计 9 4.3.工程预算 12 5.结论 12 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
2、告首先从从技术角度比较分析了镀铜接地网、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， 对镀铜接地网、铜接地网和钢接地网的经济性进行比较分析。 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俩种形式，多数情 况下，这俩种腐蚀同时存在。铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的 1/101/50，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），对内部的铜有很好的保护 作用，阻断腐蚀的形成。钢材是逐层腐蚀，镀锌层具有壹定的抗腐蚀性，可是 壹般只能在前十年起作用，十年以后钢材的将考虑年腐蚀厚度，设备引下线按 0
3、.10.2mm/年考虑，主接地网按 0.050.1mm/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 460 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。铜接 地体的连接方式壹般为放热焊接连接法，利用活性较强的铝把氧化铜仍原，整 个过程时间很短，反映所产生的热量足以使被焊接
4、的导线端部融化形成永久性 的分子合成。 3.C 值的由来 根据 DL/T621-1997 交流电气装置的接地标准中规定钢的 C 值为 70，铜的 C 值为 210。 镀铜钢绞线的 C 值仍未进行明确的规定，所以以下是镀铜钢的 C 值推导。 在 IEEEstd80 中规定，接地线的最小截面积要求为： 由上式可得： 在 DL/T621-1997 中规定，接地线的最小截面积要求为： 令：S=A， 则：， 其中：Ig的单位为安培，I 的单位为千安培。Ig=I*103安培。 令： 则上式能够简化为： 所以： 即： 将 IEEEstd80 中 66 页上 Table1 中的数据代入，即可得壹下的结果： 3
5、0%导电率铜镀钢绞线的 C 值计算，将相关参数代入公式： 镀锌钢的 C 值计算，将相关参数代入公式： 镀铜钢的 C 值计算，将相关参数代入公式： C=10*21.6 C=216210 通过镀锌钢和铜的参数能够知道 IEEE 中的相关规定和国标中的相关规定是 壹致的。 同时，根据省 X 公司辽电生部【2009】12 号文关于下发（试行）的通知 ，30%导电率镀铜钢绞 线的热稳定系数为 176。 综上所述，30%导电率的镀铜钢绞线的热稳定系数为：176 IEEEstd80 相关内容见附件壹，辽电生部【2009】12 号文件见附件二。 4.经济比较 4.1 接地体截面积的选择 根据上述可得：钢接地体
6、的热稳定系数为 70，30%导电率镀铜钢绞线的热 稳定系数为 176，纯铜的热稳定系数为 210.根据电流和短路时间的长短，就能 够计算出在同等的条件下，不同材料所需的截面积。 忽略腐蚀的影响对铜接地体进行热稳定校验时，接地引下线的最小截面应 满足下式： 式中：接地引下线的最小截面，mm2； 流过接地引下线的短路电流稳定值，A（根据系统 510 年发展规 划，按系统最大运行方式确定）； 短路电流的等效持续时间，s； 接地引下线材料的热稳定系数，根据材料的种类、性能及最高允许 温度和短路前接地引下线的初始温度确定。 短路等效持续时间 式中：短路电流的等效持续时间，s； 主保护动作时间，s； 断路
7、器失灵保护动作时间，s； 开关固有动作时间，s； 某 500kV 变电站： 根据初步设计阶段短路电流计算书，如下： 短路 类型 500kV 侧 单相接地短 路 500kV 侧 俩相接地短 路 220kV 侧 单 相接地短路 220kV 侧 俩 相接地短路 35kV 俩 相接地短 路 短路电路 32.4kA33.0kA47.0kA45.2kA37.4kA 纯铜引下线所需截面计算如下(单位：mm2) 1500kV 侧：=33kA，=210,=0.35s 2.220kV 侧：=47kA，=210,=0.45s 3.35kV 侧：=37.4kA，=210,=0.6s 纯铜水平网所需截面为最大截面引下线
8、的 75%选 所以当采用纯铜地网时，主接地网的水平接地体截面取截面积为 120mm2 的裸铜绞线，500kV 侧接地引下线选用截面积为 120mm2 的铜绞线，220kV 侧接地引下线选用截面积为 185mm2 的铜绞线，35kV 侧接地引下线选用截面 积为 150mm2 的铜绞线。 镀铜钢引下线所需截面计算如下(单位：mm2) 除了镀铜钢的=176 不同外，其余参数壹致。计算得： 1.500kV 侧： 2.220kV 侧： 3.35kV 侧： 镀铜钢水平网所需截面为最大截面引下线的 75%选 所以当采用镀铜钢地网时，主接地网的水平接地体截面取截面积为 150mm2 的镀铜钢绞线，500kV
9、侧接地引下线选用截面积为 150mm2 的镀铜 钢绞线，220kV 及 35kV 侧接地引下线选用截面积为 185mm2 的镀铜钢绞线。 镀锌扁钢引下线所需截面计算如下(单位：mm2) 钢的=70，计算得： 1.500kV 侧： 2.220kV 侧： 3.35kV 侧： 镀锌扁钢水平网所需截面为最大截面引下线的 75%选 当采用钢地网方案时，除了考虑热稳定校验的因素外，仍应当按 30 年考虑 钢材的腐蚀，主接地网考虑 0.1mm/年，引下线考虑 0.2mm/年。所以主接地网 的水平接地体应采用 60 x8 的镀锌扁钢，500kV 侧接地引下线选用 80 x8 的镀锌 扁钢，220kV 及 35
10、kV 侧接地引下线选用 100 x10 的镀锌扁钢。 岱山 220kV 变电站： 根据初步设计阶段短路电流计算书，如下： 短路 类型 220kV 侧 单相接地短 路 220kV 侧 俩相接地短 路 110kV 侧 单 相接地短路 110kV 侧 俩 相接地短路 35kV 俩 相接地短 路 短路电路 15.03kA18.41kA15.46kA26.09kA14.70kA 纯铜引下线所需截面计算如下(单位：mm2) 1220kV 侧：=18.41kA，=210,=0.6s 2.110kV 侧：=26.09kA，=210,=1s 3.35kV 侧：=14.70kA，=210,=2s 纯铜水平网所需截
11、面为最大截面引下线的 75%选 所以当采用纯铜地网时，主接地网的水平接地体截面取截面积为 95mm2 的裸铜绞线，220kV 侧接地引下线选用截面积为 95mm2 的铜绞线，110kV 侧 接地引下线选用截面积为 150mm2 的铜绞线，35kV 侧接地引下线选用截面积 为 120mm2 的铜绞线。 铜镀钢引下线所需截面计算如下(单位：mm2) 除了镀铜钢的=176 不同外，其余参数壹致。计算得： 1.220kV 侧： 2.110kV 侧： 3.35kV 侧： 镀铜钢水平网所需截面为最大截面引下线的 75%选 所以当采用镀铜钢地网时，主接地网的水平接地体截面取截面积为 120mm2 的铜镀钢绞
12、线，220kV 和 35kV 侧接地引下线选用截面积为 120mm2 的镀铜钢绞线，110kV 侧接地引下线选用截面积为 150mm2 的镀铜 钢绞线。 镀锌扁钢引下线所需截面计算如下(单位：mm2) 钢的=70，计算得： 1.220kV 侧： 2.110kV 侧： 3.35kV 侧： 镀锌扁钢水平网所需截面为最大截面引下线的 75%选 当采用钢地网方案时，除了考虑热稳定校验的因素外，仍应当按 30 年考虑 钢材的腐蚀，主接地网考虑 0.1mm/年，引下线考虑 0.2mm/年。所以主接地网 的水平接地体应采用 80 x6 的镀锌扁钢，220kV 侧接地引下线均选用 60 x8 的镀 锌扁钢，1
13、10kV 侧接地引下线均选用 100 x8 的镀锌扁钢，35kV 侧接地引下线 均选用 80 x8 的镀锌扁钢。 4.2 材料统计 某 500kV 变电站： 镀锌扁钢接地方案的材料统计结果见表 1，铜接地方案的材料统计结果见表 2，铜镀钢接地方案的材料统计见表 3。 表 1 采用钢接地设计的材料表 序号名称型号及规范单位数量备注 1 热镀锌角钢 L505L=2500 根 245 主接地网垂直接地体 2 热镀锌扁钢10010 m1800 220kV，35kV 侧设 备引下线 3 热镀锌扁钢808 m1700 500kV 侧设备引下 线 4 热镀锌扁钢608 m 1085 0 主接地网水平接地体，
14、 均压坏 5 焊接点个 1300 表 2 采用铜接地设计的材料表 序号名称型号及规范单位数量备注 1 紫铜棒20cm，L2500根 245 主接地网垂直接地体 2 镀锡铜绞线截面 150mm2 m800 35kV 侧设备引下线 3 镀锡铜绞线截面 120mm2 m 1055 0 主接地网，500kV 侧设备引下线 4 镀锡铜绞线截面 185mm2 m1000 220kV 侧设备引下 线 序号名称型号及规范单位数量备注 5 镀锡铜绞线截面 50mm2 m2000 均压坏 6 焊接头个 1300 7 铜鼻子个 600 表 3 采用镀铜钢接地设计的材料表 序号名称型号及规范单位数量备注 1 镀铜钢接
15、地极20mm，L2500m根 245 主接地网垂直接地体 2 30%镀铜钢绞 线 截面 185mm2 m1800 220kV，35kV 侧设 备引下线 3 30%镀铜钢绞 线 截面 150mm2 m 1055 0 主接地网，500kV 侧设备引下线 4 30%镀铜钢绞 线 截面 50mm2 m2000 均压坏 5 铜鼻子个 600 6 焊接点个 1300 某 220kV 变电站： 镀锌扁钢接地方案的材料统计结果见表 4，铜接地方案的材料统计结果见表 5，铜镀钢接地方案的材料统计见表 6。 表 4 采用钢接地设计的材料表 序号名称型号及规范单位数量备注 1 热镀锌角钢 L505L=2500 根
16、160 主接地网垂直接地体 2 热镀锌扁钢608 m510 220kV 侧设备引下 线 3 热镀锌扁钢1008 m830 110kV 侧设备引下 线 4 热镀锌扁钢808 m1200 35kV 侧设备引下线 5 热镀锌扁钢806 m2270 主接地网水平接地体 序号名称型号及规范单位数量备注 6 焊接点个 684 表 5 采用铜接地设计的材料表 序号名称型号及规范单位数量备注 1 紫铜棒20cm，L2500根 160 主接地网垂直接地体 2 镀锡铜绞线截面 120mm2 m1200 35kV 侧设备引下线 3 镀锡铜绞线截面 95mm2 m2780 主接地网，220kV 侧设备引下线 4 镀锡铜绞线截面 150mm2 m830 110kV 侧设备引下 线 5 铜焊接头个 684 6 铜鼻子个 450 表 6 采用镀铜钢接地设计的材料表 序号名称型号及规范单位数量备注 1 镀铜钢接地极20mm，L2500m根 160 主接地网垂直接地体 2 30%镀铜钢绞 线 截面 150
