新型接地材料在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用.

1、新型接地材料在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用 摘要：該文通過(guò)敘述目前我國(guó)配電網(wǎng)采用鋼材接地的現(xiàn)狀, 以及采用鍍鋅鋼所帶來(lái)的 接地的主要問(wèn)題。介紹國(guó)際上普遍采用鍍銅鋼接地棒作為配電尤其是城市供電接地主要材 料的情況，并提出鍍銅鋼接地棒等新型接地材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)腐蝕情況，截面積比較， 非開(kāi)挖形式施工特點(diǎn)來(lái)比較鍍銅鋼接地棒與傳統(tǒng)角鋼作為接地材料的技術(shù)性能；通過(guò)鍍銅 鋼接地棒與角鋼在實(shí)際配電系統(tǒng)中應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)比較，來(lái)說(shuō)明在中國(guó)配電系統(tǒng)尤其是城市配 電網(wǎng)中采用鍍銅鋼接地棒取代角鋼作為主要垂直接地極的合理性和必要性，以及在城市配 電系統(tǒng)中應(yīng)用鍍銅鋼接地棒的可行性。 艾力高有限公司 目錄 1.概述.2 1、1 我國(guó)電力接

2、地現(xiàn)狀及問(wèn)題.2 1、2 鍍銅鋼接地棒在配電網(wǎng)接地中的應(yīng)用趨勢(shì).3 2、技術(shù)比較.4 2、1 性能比較 .4 2、2 截面選擇 .7 2、3 接地體連接方式 .7 3、經(jīng)濟(jì)比較.10 3、1 在 35kv 和 10kv 變電站（箱變）上的應(yīng)用。 .10 3、2 在配電變壓器(架空變壓器)的應(yīng)用。.12 3、3 在配電桿塔的應(yīng)用。.15 3、4 在鍍銅鋼接地棒微創(chuàng)手術(shù)式施工方法。.17 附件： 附件 1 相關(guān)文獻(xiàn)資料 1. 概述 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，由于雷擊而引起的事故也日益增多。例如：瑞典 1986 年公布 的電網(wǎng)故障分類表明，由于雷擊而引起的事故占所有事故的 51%；日本 50%以上的電力

3、系統(tǒng)故障是由于雷擊輸電線路引起的。在中國(guó)，電網(wǎng)線路遭雷擊跳閘占整個(gè)電網(wǎng)跳閘總 數(shù)的 7080以上，特別是隨著供電網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，供電 設(shè)備越來(lái)越向小型化智能化發(fā)展，配電網(wǎng)絡(luò)的接地電阻越來(lái)越難以達(dá)到要求，從而導(dǎo)致 雷擊跳閘事故占供電事故的比例越來(lái)越高。尤其是前幾年，線路遭雷擊跳閘呈現(xiàn)出逐年 上升的趨勢(shì)。 90以上雷擊事故是由間接雷擊造成的，即雷擊發(fā)生在設(shè)備，線路或電纜附近，從 而在線路或電纜中產(chǎn)生感應(yīng)浪涌電流，該浪涌電流順著線路或電纜沖進(jìn)配電設(shè)施，從而 影響供電可靠性。只有 10的雷擊事故是由直接雷擊造成跳閘等，所以即使是采取電纜 入地措施也難以避免雷擊損害。目前，在國(guó)際上

4、減少雷擊跳閘事故一般有兩種方法，一 種是采取堵的方法，如安裝避雷線，避雷器和必要的浪涌保護(hù)裝置等。另一種更為經(jīng)濟(jì) 有效，更易于實(shí)施的方法是疏導(dǎo)，也就是降低輸配電設(shè)備以及桿塔接地裝置的接地電阻， 將雷電流快速地消散到大地，并避免地電位的升高對(duì)通信，控制線路的反擊。 國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展對(duì)供電可靠性要求越來(lái)越高，從而配電網(wǎng)接地裝置的要求也越 來(lái)越高。良好的接地系統(tǒng)應(yīng)具備以下兩個(gè)主要條件：1、接地電阻應(yīng)盡可能低，接地電阻 越低,雷電流, 浪涌和故障電流就可越安全地消散到大地。無(wú)論 dl/t621-1997 還是 gb50169-2006，對(duì)接地電阻均有相應(yīng)的要求。2、接地導(dǎo)體應(yīng)具有良好的防腐能力并能重

5、 復(fù)通過(guò)大的故障電流，系統(tǒng)的壽命應(yīng)不小于地面主要設(shè)備的壽命。一般至少要求 30 年以 上壽命。長(zhǎng)期、可靠、穩(wěn)定的接地系統(tǒng)，是維持設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行、保證設(shè)備和人員安全的 根本保障，接地系統(tǒng)長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵在于正確選擇合適的接地材料和可靠的連 接。 1、1 我國(guó)電力接地現(xiàn)狀及問(wèn)題 由于歷史的原因我我國(guó)傳統(tǒng)接地體大多采用鋼材質(zhì)，如 1950 年代廣泛開(kāi)展的“以鋼 代銅、以鋁代銅”，一度大量選用鋼材作為接地主材。而國(guó)外（除前蘇聯(lián)國(guó)家，中國(guó)和 印度以外），銅鍍鋼材料以及銅材作為主要接地材料已有超過(guò) 100 年的歷史，而且相關(guān) 的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（如：ieee 和 iec）也有類似的規(guī)定。如 ieee80200

6、0 在導(dǎo)體的選擇方面， 明確指出：“銅材為最主要的水平接地導(dǎo)體材料，30和 40的鍍銅鋼材料也作為水平 導(dǎo)體材料，垂直接地體的材料則主要為鍍銅層不小于 0.25mm 厚度的鍍銅鋼接地棒?！?近年來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)公司委托武高所，以及各地電網(wǎng)公司各自進(jìn)行接地網(wǎng)問(wèn)題調(diào)查研 究表明，接地網(wǎng)的問(wèn)題主要是以下三個(gè)方面： 1、接地網(wǎng)的腐蝕問(wèn)題非常嚴(yán)重，雖然設(shè)計(jì)規(guī)定地網(wǎng)的壽命為 30 年，但實(shí)際上鍍鋅 鋼地網(wǎng)一般在 510 年腐蝕就相當(dāng)嚴(yán)重。天津電力公司調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有時(shí)僅經(jīng)過(guò) 5 年，對(duì) 一些桿塔和配電變電站進(jìn)行測(cè)量，往往接地電阻成為無(wú)窮大，也就是說(shuō)接地系統(tǒng)被完全 腐爛中斷。這遠(yuǎn)少于設(shè)計(jì)的 30 年壽命。 2、接地

7、網(wǎng)接地電阻難以達(dá)到要求。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及配電系統(tǒng)小型化智能化， 導(dǎo)致接地網(wǎng)面積越來(lái)越小，而在城區(qū)由于開(kāi)挖受到嚴(yán)格限制，接地電阻就更難以達(dá)到要 求。從而直接導(dǎo)致雷擊事故不斷增多，嚴(yán)重影響供電可靠性。 3、接地網(wǎng)的連接非常薄弱，腐蝕非常嚴(yán)重。由于傳統(tǒng)接地連接采用電焊焊接，電焊 高溫會(huì)嚴(yán)重破壞鍍鋅層，從而加速了接頭處的腐蝕。再加上部分施工單位把關(guān)不嚴(yán)，導(dǎo) 致地網(wǎng)中接頭部分的腐蝕更加嚴(yán)重，從而嚴(yán)重影響地網(wǎng)的整體壽命。 1、2 鍍銅鋼接地棒在配電網(wǎng)接地中的應(yīng)用趨勢(shì) 由于鍍鋅鋼接地材料的種種缺點(diǎn)，以及近年來(lái)接地網(wǎng)事故的不斷增多。目前在北京、 上海、江蘇、浙江、山東、廣東、遼寧、天津、河南、四川、甘肅、

8、湖北、福建、廣西 等地區(qū)已開(kāi)始選用熱穩(wěn)定性能好、導(dǎo)電性能強(qiáng)、耐腐性強(qiáng)的銅材或鍍銅鋼材料做接地， 其連接采用先進(jìn)的放熱焊接技術(shù)。國(guó)家電網(wǎng)公司“25 項(xiàng)重大反措”中明文規(guī)定“在腐蝕 性比較嚴(yán)重的樞紐變電站宜采用銅材接地網(wǎng)”， 有些地區(qū)還制定了相關(guān)的技術(shù)政策，像 北京電力公司要求地下站，室內(nèi)站應(yīng)采用銅接地裝置，上海和天津電力公司要求新建、 改造變電站應(yīng)采用銅接地裝置。華北電網(wǎng)有限公司在 2005 年 10 月 28 日頒發(fā)的華北電 網(wǎng)有限公司防止接地網(wǎng)和過(guò)電壓事故措施中明確說(shuō)明“室內(nèi)變電站和地下變電站，應(yīng) 采用銅質(zhì)材料的接地網(wǎng)；500kv 變電站宜采用銅質(zhì)材料的接地網(wǎng)；對(duì)其他變電站，當(dāng)土壤 電阻率小

9、于 100 m 時(shí),宜采用銅質(zhì)材料的接地網(wǎng)。 而鍍銅鋼接地棒也由于其良好的防腐性能和微創(chuàng)手術(shù)式便捷施工工藝而在城市配電 中得到了大量的應(yīng)用。 本文現(xiàn)就鍍銅鋼接地棒的性能特點(diǎn)，進(jìn)行與鍍鋅鋼接地極技術(shù)比較，并通過(guò)鍍銅鋼 接地棒具體應(yīng)用案例來(lái)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，從而呈現(xiàn)出鍍銅鋼接地棒在配電網(wǎng)接地系統(tǒng)中的 廣泛應(yīng)用前景和可行性。并闡述其與傳統(tǒng)銅包鋼棒、銅鑄鋼之間的差異，并介紹在接地 網(wǎng)系統(tǒng)中采用 cadweld 放熱焊接進(jìn)行連接的必要性和可行性。 2、技術(shù)比較 2、1 性能比較 分別從導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性等方面比較鍍銅鋼接地棒與鍍鋅角鋼等接地體 的差異。 2、1、1 導(dǎo)電性能 以銅的導(dǎo)電率為 100%

10、， 鍍銅鋼接地棒的導(dǎo)電率為 20%，而鍍鋅鋼的導(dǎo)電率只有 8.6。鍍銅鋼接地棒是鍍鋅鋼導(dǎo)電率的 2.3 倍。加上銅的磁導(dǎo)率是鋼的 1/636，在雷電高 頻電流情況下，鍍銅鋼接地棒的沖擊接地電阻要比鍍鋅鋼要好得多。 2、1、2 熱穩(wěn)定性 銅的熔點(diǎn)為 1083c，短路時(shí)最高允許溫度為 450c；鍍銅鋼材熔點(diǎn)為 1084c，短時(shí) 允許溫度為 450c；而鋼的熔點(diǎn)為 1510c，短路時(shí)最高允許溫度為 400c。因此，接地體 截面相同時(shí)，銅材熱穩(wěn)定性較好。同等熱穩(wěn)定性能時(shí)，鍍鋅鋼接地體所需的截面積為銅 材的三倍，是鍍銅鋼接地棒的 2 倍。 2、1、3 耐腐蝕性能 接地體的腐蝕主要有化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩

11、種形式，在多數(shù)情況下，這兩種腐蝕 同時(shí)存在。銅在土壤中的腐蝕速度大約是鋼材的 1/101/50，而且電氣性能穩(wěn)定。 銅的表面會(huì)產(chǎn)生附著性極強(qiáng)的氧化物（銅綠），能夠?qū)?nèi)部的銅起很好的保護(hù)作用， 阻斷腐蝕的形成。 從 1910 到 1955 年，美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)局對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行一次大規(guī)模的開(kāi)挖腐蝕研究。該 研究中包括在全美國(guó)的 128 個(gè)測(cè)試地點(diǎn)采集的 36500 個(gè)樣本，代表了 333 種不同鐵、鋼、 銅、鋁以及其它有色金屬，和具有相應(yīng)保護(hù)鍍層或包層的材料，包括 43 種不同的土壤如 沙漠、海灘、平原、高原、南方濕潤(rùn)土壤、北方凍土等各種類型。這是國(guó)際上迄今為止 一次最大規(guī)模的對(duì)接地網(wǎng)腐蝕進(jìn)行大范圍的研

12、究，整個(gè)西方接地國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)包括 ieee、ul、nec、ansi、iec 等均建立在此次開(kāi)挖研究基礎(chǔ)上。 該研究表明在 43 種不同的土壤中，鍍銅鋼材最大 30 年平均腐蝕厚度為 0.17mm。因 此為保障鍍銅鋼接地棒的 40 年壽命，ul 等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其銅層厚度必須大于 0.254mm。 而對(duì)鍍鋅鋼的整體研究標(biāo)明，鍍鋅鋼接地棒的壽命僅為 713 年。 同時(shí)對(duì)銅包鋼接地棒的研究標(biāo)明，在土壤中，電解質(zhì)會(huì)滲透到銅與鋼之間的空隙中， 銅與鋼之間的電位差，會(huì)在銅與鋼之間形成原電池效應(yīng)的電化學(xué)腐蝕，其銅層不但不能 保護(hù)鋼心反而加速鋼心的腐蝕。所以嚴(yán)格禁止銅包鋼接地棒的使用。 同時(shí)，美國(guó)聯(lián)邦防腐蝕協(xié)會(huì)與海軍土

13、木工程實(shí)驗(yàn)室，美國(guó)聯(lián)邦電氣接地研究中心等 研究也得到了類似的結(jié)果。 根據(jù)以上研究結(jié)果，ieee，iec，nec 等接地標(biāo)準(zhǔn)在接地系統(tǒng)中推薦采用銅材或鍍 銅鋼材作為主要的接地材料。如果接地系統(tǒng)的壽命在 10 年以上，應(yīng)采用銅材或鍍銅鋼材 作為接地材料。鍍鋅鋼接地材料只能用于壽命少于 10 年接地系統(tǒng)中。國(guó)際上其它國(guó)家也 紛紛采用上述內(nèi)容。 可見(jiàn)，銅接地體的耐腐性顯著優(yōu)于鋼接地體。 以下是在美國(guó)聯(lián)邦電氣接地研究工程技術(shù)咨詢委員會(huì)在 2001 年 1 月 29 日，在美國(guó) 內(nèi)華達(dá)州 balboa 地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖圖片，該工程安裝于 1992 年。 如：假設(shè)根據(jù)熱穩(wěn)定要求得出所需垂直接地極截面積必須大于

14、120mm2，鋼材平均腐 蝕速率為 0.065mm，點(diǎn)腐蝕速率為 0.3mm(土壤電阻率小于 100 m 時(shí))。選擇 505 角 鋼作為垂直接地極。 1、以平均腐蝕速率計(jì)算： 則 30 年腐蝕厚度為 0.06530 2mm, 30 年后接地極截面積為（502）（52）2 300mm2120mm2, 從而滿足要 求。 2、以點(diǎn)腐蝕速率計(jì)算： 則 30 年腐蝕厚度為 0.3309mm 5mm，不滿足所需截面積要求。 而 10 年腐蝕厚度：0.3103mm, 截面積（503）（53）2 200mm2120mm2 , 而 13 年腐蝕厚度：0.3133.9mm, 截面積（503.9）（53.9）2 1

15、00mm2120mm2, 不滿足熱穩(wěn)定要求。 可見(jiàn)由于點(diǎn)蝕的原因，根本無(wú)法通過(guò)增加接地導(dǎo)體截面積來(lái)防腐。 2、1、4 鍍銅鋼接地棒施工非常方便 鍍銅鋼棒則幾乎沒(méi)有任何腐蝕鍍鋅鋼棒中間部分腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重 蝕 為保障城市的正常運(yùn)行，各地均紛紛對(duì)城市道路等開(kāi)挖有著很嚴(yán)格的限制，很難進(jìn) 行開(kāi)挖施工，而要保障配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)接地電阻有相應(yīng)的要求。 這給傳統(tǒng)配電接地施工帶來(lái)很大的麻煩，因?yàn)閭鹘y(tǒng)角鋼需要大量開(kāi)挖地溝等。而鍍銅鋼 接地棒接地施工為微創(chuàng)手術(shù)式施工，它可以在一個(gè)直徑為10厘米見(jiàn)方甚至更小的位置采 用垂直鍍銅鋼接地棒進(jìn)行施工，它可以通過(guò)連接器將多根接地棒連接以打入地下，從而 順利滿

16、足接地電阻要求，從而避免了大量的城市環(huán)境破壞。同時(shí)銅鍍鋼接地棒瀉放雷電 流速度較快，其卓越的耐腐蝕的性能可以確保40年的完全免維護(hù)。 綜上所述，銅接地體與熱鍍鋅鋼接地體相比，銅接地體在導(dǎo)電性能、熱穩(wěn)定性能、 耐腐蝕性、接點(diǎn)焊接質(zhì)量和施工便利方面有顯著的優(yōu)越性。 鍍銅鋼接地棒施工方法 2、2 截面選擇 接地體截面相同時(shí)，同等熱穩(wěn)定性能時(shí)，鍍鋅鋼所需的截面積為鍍銅鋼接地棒所需 的截面積 2 倍。如扣除腐蝕原因以外， 300cm2截面積的鍍鋅角鋼只相當(dāng)于 150cm2截面積 的鍍銅鋼接地棒。如考慮到腐蝕原因特別是點(diǎn)蝕情況，在土壤電阻率小于 100 m 情況下， 150cm2截面積的鍍銅鋼接地棒(即直

17、徑為 14.2cm 接地棒)至少相當(dāng)于截面積 2000cm2鍍鋅 鋼（即 10010cm 鍍鋅角鋼）， 截面積為 127cm2的鍍銅鋼接地棒（即直徑為 12.7cm 接 地棒）至少相當(dāng)于截面積 1600cm2鍍鋅鋼（超過(guò) 808cm 角鋼）。 2、3 接地體連接方式 配電系統(tǒng)接地金屬導(dǎo)體存在著大量的連接，只有可靠的、牢固的連接才能保證接地 網(wǎng)的運(yùn)行可靠性。 2、3、1 角鋼連接方式 目前，鋼接地體之間的連接均為傳統(tǒng)的電弧焊接方式，高溫電弧會(huì)破壞接地體接頭 部位的鍍鋅層，有可能導(dǎo)致點(diǎn)腐蝕的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響接地體的壽命。這就是國(guó)家電網(wǎng)公 司調(diào)查結(jié)果表明接頭腐蝕為電力接地三大問(wèn)題之一。 2、3、2 鍍

18、銅鋼接地棒與引下線的連接方式 （1）、放熱焊接工藝 放熱焊接工藝最早是由美國(guó)艾力高公司（erico）的查爾斯卡特威爾博士 1938 年開(kāi) 發(fā)的，該工藝最早用于鐵路信號(hào)線焊接。自 1950 年代之后由于其卓越的性能，開(kāi)始被許 多國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦為接地最佳連接方式。艾力高公司為表彰卡特威爾博士（dr. charles cadwell）的貢獻(xiàn)，將該工藝的商標(biāo)命名為 cadweld。目前數(shù)以億計(jì)的 cadweld 焊 接在使用了五十多年后，性能依然良好。 放熱焊接利用活性較強(qiáng)的鋁把氧化銅還原，整個(gè)過(guò)程需時(shí)僅數(shù)秒，反應(yīng)所放出的熱 量足以使被焊接的導(dǎo)線端部融化形成永久性的分子合成。銅基放熱反應(yīng)的一般公式是：

19、3cu2o + 2al al2o3 + 3cu + 熱量（2735c） 放熱焊接的作業(yè)程序： 準(zhǔn)備工作： 將導(dǎo)體和模具清理干凈，再將模具用噴燈加熱以去除水分，然后把導(dǎo)體 放入模具內(nèi)，扣緊夾具以固定模具。 1、把杯狀焊藥放入模具內(nèi)； 2、將電子控制器終端夾到點(diǎn)火條上； 3、蓋上模蓋按下電子控制器按鈕 5 秒后點(diǎn)火； 4、打開(kāi)模具并移去鋼杯，就可見(jiàn)焊接好的接頭。清除焊渣，等待下一次焊接。 放熱焊接接頭的特性： 1、連接點(diǎn)為分子結(jié)合，沒(méi)有接觸面，更沒(méi)有機(jī)械壓力，因此，不會(huì)松弛和腐蝕； 2、具有較大的散熱面積，通電流能力與導(dǎo)體相同； 3、熔點(diǎn)與導(dǎo)體相同，能承受故障大電流沖擊，不至熔斷。 放熱焊接連接法

20、可以完成各種導(dǎo)線間不同方式的連接，如直通型、丁字型、十字型 等；還可以完成不同材質(zhì)導(dǎo)線的連接，如普通鋼鐵、銅、鍍鋅鋼、銅鍍鋼等之間的連接； 甚至可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體間不同形狀的連接，如圓鋼與銅鍍鋼接地棒的連接、銅導(dǎo)線與鍍銅鋼 接地棒連接、導(dǎo)線與鋼筋的連接以及導(dǎo)線與槽鋼的連接。這種方法接頭有著廣泛的連接 方式，而且耐腐蝕性好, 接觸電阻低，已逐步得到推廣應(yīng)用。 放熱焊接的優(yōu)點(diǎn)： 1、焊接方法簡(jiǎn)單，容易掌握；焊接速度快捷，節(jié)省人工。 2、無(wú)需外接電源或熱源；供焊接用的材料、工具很輕、攜帶方便； 3、焊接點(diǎn)的載流能力與導(dǎo)線的載流能力相等； 4、焊接是一種永久性的分子結(jié)合，不會(huì)松脫；耐腐蝕性能強(qiáng)。 5、從焊口

21、的外觀上便能鑒定焊接的質(zhì)量； 6、可用于焊接銅、銅合金、鍍銅鋼、各種合金鋼，包括不銹鋼及高阻加熱熱源材料。 在國(guó)外，放熱焊接已通過(guò) ul 標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格論證，并被 ieee std80 大綱等規(guī)程中指定為 接地系統(tǒng)中埋地導(dǎo)體地連接方式。在國(guó)內(nèi)，放熱焊接技術(shù)已通過(guò)國(guó)家電力公司武漢高壓 研究所、浙江電力試驗(yàn)研究所等部門產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心地檢驗(yàn)，并已應(yīng)用在電力系 統(tǒng)的重點(diǎn)工程。 綜上所述，放熱焊接是接地系統(tǒng)的理想連接方式，其方便快捷的操作、優(yōu)秀的焊接 質(zhì)量是其他連接方式不可實(shí)現(xiàn)的。 ( 2 )、接地夾連接方式 在配電系統(tǒng)中也會(huì)采用接地夾連接方式來(lái)進(jìn)行連接，其具體就是將 接地棒與圓鋼引下線通過(guò)右圖接地夾連

22、接。 （3 ）、普通電焊方式連接方式 也可以直接將圓鋼采用電焊焊接到鍍銅鋼接地棒頂部鋼的部分。 3、經(jīng)濟(jì)比較 3、1 在 35kv 和 10kv 變電站（箱變）上的應(yīng)用。 由于電力裝備技術(shù)的發(fā)展，大量的室內(nèi) 35kv，10kv 變電站得到了大量的應(yīng)用，尤其 是大量箱變、環(huán)網(wǎng)柜。這些設(shè)備占地面積普遍較小，也給接地帶來(lái)了相當(dāng)大的難題。很 多變電站，箱變位于馬路邊，甚至在小區(qū)內(nèi)。 另一方面隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，以及對(duì)供電可靠性要求越來(lái)越高，對(duì)接地電阻有很高 的要求。 上海柏林春天小區(qū)第十二號(hào) 10kv 配電站 上海春申路第六號(hào)箱變 按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其接地電阻宜小于 4 ，但不得大于 10 ，以土壤電阻率

23、 80 m 為例，要達(dá)到該接地電阻，采用傳統(tǒng)的方式應(yīng)向外延伸至少 20 米長(zhǎng)的延伸線。也就 意味著要開(kāi)挖 20 米長(zhǎng)，深 0.8 米，寬至少 0.8 米的溝，這帶來(lái)至少 16 立方的土方施工量， 很難做到該施工不妨礙城市的正常運(yùn)行，尤其是在改造接地網(wǎng)時(shí)更是如此。 （1）、采用傳統(tǒng)扁鋼及角鋼接地方式： 現(xiàn)在假設(shè)在近郊，該地暫時(shí)可以開(kāi)挖，則總共需要 30 米長(zhǎng) 808 扁鋼，（其中包 括向外延伸的 20 米以及沿箱變四周鋪設(shè)的 10 米扁鋼（3*2+2*2 =10 ），4 根 2.5 米長(zhǎng) 的 758 角鋼。目前市場(chǎng)上鍍鋅鋼價(jià)格為 7200 元/噸。 扁鋼費(fèi)用：材料費(fèi)用：3000*80*8/100

24、*7.8/10007.2 = 1078 元， 扁鋼加工及之間的焊接等費(fèi)用約：160 元 扁鋼總費(fèi)用為： 1238 元。 角鋼費(fèi)用：材料費(fèi)用：7582250/1007.8/10007.2 = 168.5 元， 角鋼垂直接地極制作費(fèi)用 21.5 元 扁鋼總費(fèi)用為： （168.521.5）4760 （四根角鋼）。 扁鋼與角鋼之間連接及相關(guān)施工費(fèi)用為 340 元。 不計(jì)開(kāi)挖總成本為：12387603402338 元 開(kāi)挖每米以 50 元計(jì)算（郊區(qū)開(kāi)挖），總共： 50301500 元 則即使是郊區(qū)允許開(kāi)挖，其總成本應(yīng)為： 233815003838 元。 （2）、采用鍍銅鋼接地棒方式： 但如果采用鍍銅鋼接

25、地棒，則比較容易做到，而無(wú)需開(kāi)挖。 可采用 1 組由 7 根 615850 接地棒組成垂直接地極組來(lái)完成，則根據(jù) dl/t 621- 1997 單點(diǎn)接地電阻 r=（8l/d1）/2l =80*（8*10.5）/（14.2*10-3）1/（2*3.14*10.5） =9.3 10 其成本如下： 所需總材料：7 根 615850 接地棒(單價(jià)為 120 元)，6 根 cc58 連接器（單價(jià) 40 元） ，1 個(gè)尖頭(40 元)，1 個(gè)抗沖擊螺栓(40 元)。一個(gè)放熱焊接接頭(考慮到模具及其它 附件平攤，每個(gè)接頭成本大約為 140 元)： 則總成本為：712064040401401300 元。 （3

26、）、總經(jīng)濟(jì)比較： 僅算一次投資：則鍍銅鋼接地棒方式的成本僅為傳統(tǒng)接地的： 1300/3838 *100% = 34%。 考慮到壽命的不同，角鋼按照 15 年計(jì)算，鍍銅鋼接地棒按照 40 年計(jì)算： 則實(shí)際 成本比較為： 1300/（383840/15）13% （4）、僅考慮材料成本進(jìn)行比較： 僅算一次投資：則鍍銅鋼接地棒方式的成本僅為傳統(tǒng)接地的： 1300/2338 *100% = 55.6%。 考慮到壽命的不同，角鋼按照 15 年計(jì)算，鍍銅鋼接地棒按照 40 年計(jì)算： 則實(shí)際 成本比較為： 1300/（233840/15）21 % 3、2 在配電變壓器(架空變壓器)的應(yīng)用。 大量配電變壓器(架

27、空變壓器)以及配電桿塔由于城市道路開(kāi)挖受到嚴(yán)格限制，非常難 以達(dá)到規(guī)定的接地電阻，往往形成配電線路跳閘的主要發(fā)生原因，給城市正常的運(yùn)行造 成嚴(yán)重影響并導(dǎo)致大量的事故產(chǎn)生。 按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其接地電阻不得大于 10 ，以土壤電阻率 60 m 為例，要達(dá)到 該接地電阻，采用傳統(tǒng)的方式應(yīng)向外延伸至少 15 米長(zhǎng)的延伸線。也就意味著要開(kāi)挖 15 米長(zhǎng)，深 0.8 米，寬至少 0.8 米的溝，這帶來(lái)至少 9.6 立方的土方施工量。同樣這也很難 在城市里做到，尤其是在改造接地網(wǎng)時(shí)更是如此。 上海向陽(yáng)路配電變壓器 上海都市路配電變壓器 （1）、采用傳統(tǒng)扁鋼及角鋼接地方式： 現(xiàn)在假設(shè)在近郊，允許開(kāi)挖情況下，則

28、總共需要 25 米長(zhǎng) 808 扁鋼，（其中包括 向外延伸的 15 米以及沿箱變四周鋪設(shè)的 10 米扁鋼（3*2+2*2 =10 ），4 根 2.5 米長(zhǎng)的 758 角鋼。目前市場(chǎng)上鍍鋅鋼價(jià)格為 7200 元/噸。 扁鋼費(fèi)用：材料費(fèi)用：2500*80*8/100*7.8/10007.2 = 899 元， 扁鋼加工及之間的焊接等費(fèi)用約：111 元 扁鋼總費(fèi)用為：1010 元。 角鋼費(fèi)用：材料費(fèi)用：7582250/1007.8/10007.2 = 168.5 元， 角鋼垂直接地極制作費(fèi)用 21.5 元 扁鋼總費(fèi)用為： （168.521.5）4760 （四根角鋼）。 扁鋼與角鋼之間連接及相關(guān)施工費(fèi)用為

29、 300 元。 不計(jì)開(kāi)挖總成本為：10107603002070 元 開(kāi)挖每米以 50 元計(jì)算（郊區(qū)開(kāi)挖），總共： 50251250 元 則即使是郊區(qū)允許開(kāi)挖，其總成本應(yīng)為： 207012503320 元。 （2）、采用鍍銅鋼接地棒方式： 但如果采用鍍銅鋼接地棒，則比較容易做到，而無(wú)需開(kāi)挖。 可采用 1 組由 4 根 615860 接地棒組成垂直接地極組來(lái)完成，則根據(jù) dl/t 621- 1997 單點(diǎn)接地電阻 r=（8l/d1）/2l =60*（8*7.2）/（14.2*10-3）1/（2*3.14*7.2） =9.7 10 這樣可以在無(wú)需開(kāi)挖的情況下達(dá)到了接地電阻要求。 其成本如下： 所需總

30、材料：4 根 615860 接地棒(單價(jià)為 140 元)，3 根 cc58 連接器（單價(jià) 40 元） ，1 個(gè)尖頭(40 元)，1 個(gè)抗沖擊螺栓(40 元)。一個(gè)放熱焊接接頭(考慮到模具及其它 附件平攤，每個(gè)接頭成本大約為 140 元)： 則鍍銅鋼接地棒方式總成本為：41403404040140900 元。 （3）、總經(jīng)濟(jì)比較： 僅算一次投資：則鍍銅鋼接地棒方式的成本僅為傳統(tǒng)接地的： 900/3320 *100% = 27%。 考慮到壽命的不同，角鋼按照 15 年計(jì)算，鍍銅鋼接地棒按照 40 年計(jì)算： 則實(shí)際 成本比較為： 900/（332040/15）10% （4）、僅考慮材料成本進(jìn)行比較：

31、 僅算一次投資：則鍍銅鋼接地棒方式的成本僅為傳統(tǒng)接地的： 900/2070 *100% = 43.5%。 考慮到壽命的不同，角鋼按照 15 年計(jì)算，鍍銅鋼接地棒按照 40 年計(jì)算： 則實(shí)際 成本比較為： 900/（207040/15）16.3% 3、3 在配電桿塔的應(yīng)用。 上海春申路配電電桿 上海蓮花南路配電電桿 同樣對(duì)于城市的配電電桿也可以采用單點(diǎn)接地，而無(wú)需開(kāi)挖施工的方法達(dá)到接地電 阻。鍍銅鋼接地棒在城市輸配電系統(tǒng)的接地中得到廣泛的應(yīng)用。 假設(shè)土壤電阻率為 50m 兩種，而接地電阻要求均為 10。 (1)、傳統(tǒng)接地需要 4 根 1.5 米長(zhǎng)的 758 角鋼依次連接起來(lái)打入地下。 角鋼費(fèi)用為

32、 每根 120 元，每根角鋼加工費(fèi) 21.5 元 四根共 4（12021.5）566 元 連接及施工費(fèi)用為 114 元 總費(fèi)用為：566114680 元 (2)、傳統(tǒng)接地需要 2 根 2.5 米長(zhǎng)的 758 角鋼和 1 根 5 米長(zhǎng)扁鋼 扁鋼費(fèi)用為：材料費(fèi)用為：180 元，加工及焊接費(fèi)用為 25 元，總共：205 元 角鋼費(fèi)用為（168.5+21.5）=190 元，四根共 380 元 連接及施工費(fèi)用為 70 元，開(kāi)挖費(fèi)用為 50 元每米，開(kāi)挖費(fèi)為 250 元 總費(fèi)用為：20538070250905 元 如果采用 4 根 615850 接地棒和 3 個(gè)連接器，并加上 1 個(gè)連接夾。 則費(fèi)用為：1

33、20440325625 元。 按照方案 1 計(jì)算： 僅算一次投資，則鍍銅鋼接地棒總體成本為傳統(tǒng)接地的 625/680 = 92%. 考慮到壽命的不同，分別以 40 年和 15 年計(jì)算則為：鍍銅鋼接地棒的成本與傳統(tǒng) 接地比較為：625/(680*40/15)=34.5%。 按照方案 2 計(jì)算： 僅算一次投資，則鍍銅鋼接地棒總體成本為傳統(tǒng)接地的 625/905 = 69%. 考慮到壽命的不同，分別以 40 年和 15 年計(jì)算則為：鍍銅鋼接地棒的成本與傳統(tǒng) 接地比較為：625/(905*40/15)=26%。 僅考慮材料成本，則鍍銅鋼接地棒成本為傳統(tǒng)接地的 625/655 =95%. 考慮到壽命的不同，分別以 40 年和 15 年計(jì)算則為：鍍銅鋼接地棒的成本與傳統(tǒng)接 地比較為：625/(655*40/15)=36%。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)整理出鍍銅鋼接地棒接地方式與傳統(tǒng)接地方式經(jīng)濟(jì)比較綜合表格如下： 經(jīng)濟(jì)比較百分比配電站架空變壓器桿塔 1桿塔 2 一次投資55.6%43.5%92%95% 材料費(fèi)用 總體投資21%16.3%34.5%36% 一次投資34%27%92%69% 綜合費(fèi)用 總體投資