《變電站接地方案》word版

1、PAGE 變 電 站接 地 方 案艾力高商貿(mào)（上海）有限公司2010年04月 上海 PAGE i目錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc207481062 1.概述 PAGEREF _Toc207481062 h 1 HYPERLINK l _Toc207481063 1.1良好接地的必要條件 PAGEREF _Toc207481063 h 1 HYPERLINK l _Toc207481064 1.2我國接地系統(tǒng)現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc207481064 h 1 HYPERLINK l _Toc207481065 2.技術(shù)比較 PAGEREF _Toc20

2、7481065 h 2 HYPERLINK l _Toc207481066 2.1性能比較 PAGEREF _Toc207481066 h 2 HYPERLINK l _Toc207481067 2.2接地體連接方式 PAGEREF _Toc207481067 h 4 HYPERLINK l _Toc207481068 2.3施工難易度 PAGEREF _Toc207481068 h 7 HYPERLINK l _Toc207481069 2.4接地效果 PAGEREF _Toc207481069 h 7 HYPERLINK l _Toc207481070 3.接地方案 PAGEREF _To

3、c207481070 h 8 HYPERLINK l _Toc207481071 3.1概述： PAGEREF _Toc207481071 h 8 HYPERLINK l _Toc207481072 3.2參考標(biāo)準(zhǔn) PAGEREF _Toc207481072 h 8 HYPERLINK l _Toc207481073 3.3技術(shù)要求： PAGEREF _Toc207481073 h 8 HYPERLINK l _Toc207481074 3.4地網(wǎng)分析： PAGEREF _Toc207481074 h 8 HYPERLINK l _Toc207481075 3.5設(shè)計(jì)參數(shù)： PAGEREF _

4、Toc207481075 h 9 HYPERLINK l _Toc207481076 3.6方案設(shè)計(jì)： PAGEREF _Toc207481076 h 9 HYPERLINK l _Toc207481077 3.7接地電阻計(jì)算 PAGEREF _Toc207481077 h 11 HYPERLINK l _Toc207481078 3.8接地導(dǎo)體熱穩(wěn)定性計(jì)算 PAGEREF _Toc207481078 h 12 HYPERLINK l _Toc207481079 3.9接觸電勢與跨步電勢的驗(yàn)算 PAGEREF _Toc207481079 h 13 HYPERLINK l _Toc2074810

5、80 4.材料選型: PAGEREF _Toc207481080 h 15 HYPERLINK l _Toc207481081 5.材料清單: PAGEREF _Toc207481081 h 18 HYPERLINK l _Toc207481082 附件1鍍銅鋼棒接地極與傳統(tǒng)接地系統(tǒng)的性能價(jià)格比 PAGEREF _Toc207481082 h 19 HYPERLINK l _Toc207481083 附件2國內(nèi)市場各種焊接工藝比較 PAGEREF _Toc207481083 h 20 HYPERLINK l _Toc207481084 附件3國內(nèi)市場各種接地極比較 PAGEREF _Toc20

6、7481084 h 22變電站接地方案 PAGE 23概述良好接地的必要條件良好的接地系統(tǒng)應(yīng)具備以下兩個(gè)主要條件：1、提供一個(gè)盡可能低的低電阻對地路徑（接地電阻），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；過電壓值就越低。2、接地導(dǎo)體應(yīng)具有良好的防腐能力并能重復(fù)通過大的故障電流，接地系統(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。我國接地系統(tǒng)現(xiàn)狀目前我國傳統(tǒng)接地體大多采用鋼材質(zhì)，其主要原因是我國的早期電力系統(tǒng)設(shè)

7、計(jì)技術(shù)多借鑒前蘇聯(lián)相關(guān)技術(shù)，另外我國自身銅儲探明量的不足，加上西方國家過去對我國的封鎖，中國不容易取得銅。為節(jié)約有色金屬，在20世紀(jì)5060年代提出“以鋼代銅，以鋁代銅”，所以一度大量選用鋼材和鋁材。而國外（除前蘇聯(lián)國家，中國和印度以外），以銅材以及銅鍍鋼材料作為主要接地材料已有超過100年的歷史，而且被相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)（如：IEEE和IEC）推薦為主要的接地材料。目前，我國大部分地區(qū)仍然使用鍍鋅扁鋼作為接地材料，但幾十年的實(shí)踐證明鍍鋅鋼并不能解決接地裝置腐蝕問題，象華北電網(wǎng)天津北郊500KV變電站投運(yùn)8年后開挖檢查發(fā)現(xiàn)，接地裝置腐蝕嚴(yán)重，有的甚至已被腐蝕斷，不得不投巨資更換成銅接地裝置。還有，

8、北京房山變電站，大同二電廠等大型500kV變電站投運(yùn)10-11年后，因腐蝕嚴(yán)重均重新更換了原鍍鋅鋼接地裝置。由于是重新鋪設(shè)接地裝置，恢復(fù)路面和綠化等工作花費(fèi)了不少資金，因此整個(gè)改造工程比新建接地裝置所需費(fèi)用增加很多。我國解放前，曾大量采用銅質(zhì)材料作為接地材料， 如天津塘沽110kV變電站，上海楊樹浦電廠等，經(jīng)檢查，其接地裝置至今仍然合格，至今仍可使用。在外資投資的工廠，電廠的變電站中，大量使用銅質(zhì)材料接地裝置，如秦山核電站，連云港核電站，無錫海力士半導(dǎo)體變電站，INTEL等。目前銅材已經(jīng)不再作為國家戰(zhàn)略物資，國家外匯儲備充沛，在上海成立了銅期貨交易所，可以很方便地購買銅。而北京、上海、江蘇、浙

9、江、山東、廣東、遼寧、天津等地區(qū)已開始選用熱穩(wěn)定性能好、導(dǎo)電性能強(qiáng)、耐腐性強(qiáng)的銅材做接地，其連接采用先進(jìn)的放熱焊接技術(shù)。技術(shù)比較性能比較分別從導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性等方面比較銅接地體與熱鍍鋅鋼接地體的差異。導(dǎo)電性能銅和鋼在20C時(shí)的電阻率分別是17.2410-6（mm）和13810-6（mm）。若以銅的導(dǎo)電率為100%， 標(biāo)準(zhǔn)1020鋼的導(dǎo)電率僅為10.8%，因此銅的導(dǎo)電率是鋼的10倍左右。而30%導(dǎo)電率鍍銅鋼線導(dǎo)電率為30%，40%導(dǎo)電率鍍銅鋼線導(dǎo)電率為40%，均遠(yuǎn)較鋼接地體好。尤其是在集膚效應(yīng)下，高頻時(shí)鍍銅鋼絞線導(dǎo)電性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鋼材。即，銅接地體導(dǎo)電性能較鋼接地體好。熱穩(wěn)定性銅的熔點(diǎn)為

10、1083C，短路時(shí)最高允許溫度為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)，鋼接地體所需的截面積為銅材的3倍，是30%鍍銅鋼絞線的2.5倍，是40%鍍銅鋼絞線的2.8倍。耐腐性接地體的腐蝕主要有化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種形式，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， 是鍍鋅鋼的耐腐蝕性的3倍以上，而且電氣性能穩(wěn)定。銅的表面會產(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。當(dāng)銅與其它金屬（鋼結(jié)構(gòu)、水管、氣管、電纜護(hù)套等）共存地下時(shí)，銅作為陰極不

11、會受腐蝕，腐蝕的是后者。鋼材是逐層腐蝕，鍍鋅層具有一定的抗腐蝕性。鋼接地體接頭部位經(jīng)過高溫電弧焊接加工后會出現(xiàn)點(diǎn)腐蝕情況，一般最多只能保證10年。而銅腐蝕不存在點(diǎn)蝕情況，壽命較長?？梢姡~接地體的耐腐性顯著優(yōu)于鋼接地體。目前我國變電所接地系統(tǒng)均存在不同的腐蝕問題，特別是有些運(yùn)行十年以上的變電所腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重。盡管在設(shè)計(jì)時(shí)各設(shè)計(jì)人員已通過增大接地極截面來考慮30年的防腐問題，在實(shí)際運(yùn)行中也采用部分開挖和測量接地電阻等方法來檢測腐蝕問題。但由于實(shí)際腐蝕情況更嚴(yán)重，以及鋼與銅的腐蝕機(jī)理不同，實(shí)施效果不太理想。以下是運(yùn)行兩年后開挖的鋼接地的圖片，局部已經(jīng)嚴(yán)重腐蝕斷裂。以下是現(xiàn)場埋置八年后的鍍鋅鋼試片，在

12、接地網(wǎng)有泄流電流的電解腐蝕時(shí)，其耐蝕性能與普通碳鋼相比，提高極少，不能明顯改善接地網(wǎng)的防蝕性能。一般情況下，在測量接地電阻時(shí)，很難發(fā)現(xiàn)接地網(wǎng)腐蝕問題。一旦通過大的故障電流，由于截面太小，容易熔斷，從而導(dǎo)致故障電流不能通過接地網(wǎng)順利泄到大地，從而導(dǎo)致地電位升高，而出現(xiàn)“反擊”現(xiàn)象，對直流，保護(hù)，通信，信號等二次設(shè)備和低壓系統(tǒng)故障和損壞，甚至損壞變壓器等重要設(shè)備。而鍍銅鋼棒則幾乎沒有任何腐蝕綜上所述，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、耐腐蝕性方面有顯著的優(yōu)越性。接地體連接方式變電所的接地網(wǎng)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。鋼接地

13、體的連接方式目前，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。此外，電弧焊接連接不是真正的分子性連接，焊接點(diǎn)對于接地體的導(dǎo)電性能也有影響。對于鋼接地體能否采用放熱焊接接法，設(shè)計(jì)也作過研究與嘗試，由于鋼接地體設(shè)計(jì)截面過大，未能被采用，主要有以下原因：（1）大型、非標(biāo)模具制造困難，造價(jià)高；（2）焊粉用量大；（3）由于鋼接地體本身防腐性能差，焊接質(zhì)量的提高意義不大；（4）焊接點(diǎn)較多，費(fèi)用太高。銅鍍鋼接地體的連接方式目前銅接地體和銅鍍鋼接地體主要有以下四種連接方式：（1）銅銀焊連接法扁銅條與扁銅條之間、扁銅條與裸銅絞線之

14、問、裸銅絞線與裸銅絞線之間的連接都可以使用銅銀焊連接法，常用的銅銀焊接有乙炔焊、電弧焊等，但焊接都只是表面搭接，內(nèi)部并沒有熔合，接頭不致密，性能只比壓接和螺栓連接略好，焊接接頭的性能還要取決于操作技術(shù)工的熟練程度，特別是銅焊，即使是持有特殊工種上崗證，也比較容易出現(xiàn)一些焊接缺陷，無法從表面觀察合格與否。并且，這種焊接是應(yīng)用于純銅接地體之間的連接，不適合于鍍銅接地體的連接。基于以上原因，銅銀焊連接法在電力工程接地系統(tǒng)實(shí)際施工中很少應(yīng)用。（2）壓接線夾連接法絞線與絞線之間的連接大多使用壓接線夾連接法。但這種方法比較適用于兩條絞線一對一連接，無法做好十字交叉連接。如要十字交叉，則要求有特殊十字接線線

15、夾，或者要先形成接地銅排和接地線夾，處理好兩者之間的接觸面后，再使用螺栓連接法。（3）螺栓連接法扁銅條與扁銅條之間、扁銅條與絞線之間、絞線與絞線之間的連接還可用螺栓連接，該方法與壓接線夾連接法互為補(bǔ)充。但螺栓連接處的接觸標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)電氣裝置工程母線裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定處理。目前，壓接線夾法和螺栓連接法在施工現(xiàn)場應(yīng)用最為廣泛，這和我國的電力施工技術(shù)工人的認(rèn)識和訓(xùn)練程度有著密切的關(guān)系。（4）放熱焊接連接法放熱焊接工藝最早是由美國艾力高公司（ERICO）的查爾斯卡特威爾博士1938年開發(fā)的，該工藝最早用于鐵路信號線焊接。 艾力高公司為表彰卡特威爾博士（Dr. Charles Cadwel

16、l）的貢獻(xiàn)，將該工藝的商標(biāo)命名為CADWELD。目前數(shù)以千萬計(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：3Cu2O+2AlAl2O3+3Cu+熱量（2735C）放熱焊接的作業(yè)程序：準(zhǔn)備工作： 將導(dǎo)線和模具清理干凈，再將模具用噴燈加熱以去除水分，然后把導(dǎo)線放入模具內(nèi)，扣緊夾具以固定模具。把杯狀焊藥放入模具內(nèi)；將電子控制器終端夾到點(diǎn)火條上；蓋上蓋子持續(xù)按下電子控制器按鈕5秒后點(diǎn)火；打開模具并移去鋼杯，就可見焊接好的接頭。清除焊渣，等待下一次

17、焊接。放熱焊接接頭的特性：外形美觀一致；連接點(diǎn)為分子結(jié)合，沒有接觸面，更沒有機(jī)械壓力，因此，不會松弛和腐蝕；具有較大的散熱面積，通電流能力與導(dǎo)體相同；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，如銅導(dǎo)線與銅鍍鋼接地棒的連接、銅導(dǎo)線與銅板的連接、銅導(dǎo)線與接地鍍鋅鋼管的連接、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，而且耐腐蝕性好卜接觸電阻低，已逐步得到推廣應(yīng)用。放熱焊接的優(yōu)點(diǎn)：焊接方

18、法簡單，容易掌握；無需外接電源或熱源；供焊接用的材料、工具很輕、攜帶方便；焊接點(diǎn)的載流能力與導(dǎo)線的載流能力相等；焊接是一種永久性的分子結(jié)合，不會松脫；焊接點(diǎn)像銅一樣，耐腐蝕性能強(qiáng)。焊接速度快捷，節(jié)省人工；從焊口的外觀上便能鑒定焊接的質(zhì)量；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。在國外，放熱焊接已通過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。在國內(nèi)，放熱焊接技術(shù)已通過國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。不同連接形式的放熱焊接：綜上所述，放熱焊接

19、是銅接地體的理想連接方式，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。正是因?yàn)榫邆溥@樣可靠、牢固的連接方式，銅接地體的性能比鋼接地體更勝一籌。施工難易度設(shè)計(jì)推薦垂直地網(wǎng)采用銅鍍鋼接地棒，由于接地棒截面大大小于角鋼，在作垂直接地施工方面工作量減小，并能垂直深入土壤，使通過加大垂直接地深度來降低接地電阻成為一種可能。水平地網(wǎng)采用鍍銅鋼絞線，每盤長度為200m，比傳統(tǒng)扁鋼和扁銅6米一根，大大減小接頭點(diǎn)，減少故障點(diǎn)，提高系統(tǒng)可靠性，大大減少施工量。接頭采用放熱焊接，不需要任何外部電源，對人員亦沒有特殊要求，安裝非常簡單，安全。接地效果對接地系統(tǒng)基本要求是滿足接地電阻的指標(biāo)。接地電阻具體來

20、說，實(shí)質(zhì)上包含三個(gè)部分：1）接地導(dǎo)體本身電阻2）導(dǎo)體和土壤的接觸電阻3）土壤的散流電阻其中3）土壤的散流電阻最為重要，它是接地電阻的要組部分，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深度來降低接地電阻。鍍銅接地網(wǎng)相對鋼接地網(wǎng)來說，能夠更好的泄放故障電流，保障線路安全。接地方案概述：綜合考慮土壤的土壤平均電阻率100m，接地網(wǎng)面積為4209m2。參考標(biāo)準(zhǔn)GB50169-2006 接地裝置施工驗(yàn)收規(guī)范 中國國家標(biāo)準(zhǔn)IEEE std80-2000 交流變電站接地安全設(shè)計(jì)導(dǎo)則 國際標(biāo)準(zhǔn)GB501692006 接地裝置施工與驗(yàn)收規(guī)范

21、中國國家標(biāo)準(zhǔn)DL/T621-1997 交流電氣裝置的接地 中國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)BS7430-1991 接地裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 英國國家標(biāo)準(zhǔn) 技術(shù)要求：接地電阻R0.5。地網(wǎng)分析：影響地網(wǎng)接地電阻是多方面的，總結(jié)其規(guī)律可以得出以下結(jié)論：土壤的導(dǎo)電率即土壤電阻率的大小是決定一個(gè)接地系統(tǒng)電阻高低的決定性因素，影響土壤電阻率的因素為該處土壤的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、降雨量、環(huán)境溫度及地理環(huán)境。在改造一個(gè)不良接地系統(tǒng)時(shí)，如果有條件改造土壤的電阻率只能改變土壤的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，而后三者我們是無法改變的。目前，改造土壤電阻率的方法就是用土壤導(dǎo)電增強(qiáng)材料（俗稱降阻劑），來替代與地網(wǎng)接觸的部分土壤。降阻劑分為物理降阻劑和化學(xué)降阻劑，前者的主

22、要成分為不具備腐蝕性的炭灰電石等成分，后者的主要成分為易分解電解鹽。我們不提倡使用化學(xué)降阻劑，其不穩(wěn)定的電解鹽會隨時(shí)間改變和地下水沖刷而分解失效，不但污染環(huán)境并且電解鹽的存在加速了接地材料的腐蝕速度，長期使用后果嚴(yán)重，物理降阻劑則不存在這些缺點(diǎn)。目前歐美國家已嚴(yán)格禁止使用化學(xué)降阻劑，而只可以使用物理降阻劑來改良土壤的導(dǎo)電率。使用物理降阻劑務(wù)必選擇擁有國際UL認(rèn)證證書的生產(chǎn)廠家，以避免不合格及假冒的產(chǎn)品。接地材料之間的連接工藝也是影響接地電阻大小的一個(gè)必要因素。地網(wǎng)不同于其他電力設(shè)備，它必須深埋地表以下，與其接觸的化學(xué)腐蝕性物質(zhì)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于暴露于空氣中的，而接頭往往是傳統(tǒng)地網(wǎng)最易腐蝕的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的

23、連接工藝為電焊，電弧產(chǎn)生的高溫和電離子不僅破壞了材料的防腐涂層，而且在電離的作用下接地材料含有的部分物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低材料的導(dǎo)電性并加速了接頭的腐蝕，而且由于電焊工藝的局限性，接頭只能實(shí)現(xiàn)外沿連接，內(nèi)部依舊是不接觸或部分接觸，含有大量空隙，極易導(dǎo)致水汽進(jìn)入從內(nèi)部腐蝕接頭，且接頭處電阻大于材料本身。接頭帶來的地網(wǎng)電阻增加往往不被重視，一個(gè)變電站的接地網(wǎng)有上百個(gè)連接處個(gè)別電壓等級高的甚至上千，一個(gè)接頭電阻增加帶來的影響不明顯，但上百上千個(gè)帶來的影響就不能忽視。借鑒和參考國外這方面的經(jīng)驗(yàn)，決定選用國外主流的放熱焊接為本次改造的地網(wǎng)連接工藝。放熱焊接是讓鋁和氧化銅發(fā)生置換反應(yīng)，利用置換反應(yīng)產(chǎn)生的2

24、537高溫熔化連接材料，冷卻后接頭處合二為一實(shí)現(xiàn)真正的分子連接，接頭外覆蓋銅材，抗腐蝕性和導(dǎo)電性極強(qiáng)。接頭的電阻不超過材料本身的電阻，并且這種焊接工藝耗時(shí)非常短，焊接用的工具輕便小巧大大優(yōu)越電焊，操作者不需要焊接資質(zhì)證書，上手快。接地材料的選用也是決定地網(wǎng)接地電阻大小的關(guān)鍵。銅的導(dǎo)電性是鋼材的8倍，抗腐蝕性是鋼材的10倍。銅材一次性投入比鋼材大，但銅的使用壽命長，因此從年費(fèi)用來看，銅卻優(yōu)于鋼，省下了翻修維護(hù)改造的費(fèi)用，節(jié)約時(shí)間及人力物力。鍍銅鋼的銅層厚度大于0.25mm，在大電流和高頻電流情況下，由于集膚效應(yīng)，導(dǎo)電性能和銅相當(dāng)。根據(jù)美國接地材料研究（19101955）,銅的平均腐蝕速率是0.0

25、03mm/年，銅的腐蝕可以忽略不計(jì)。接地方案設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性同樣決定地網(wǎng)接地電阻的大小。設(shè)計(jì)方案時(shí)要充分考慮土壤的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，地網(wǎng)鋪設(shè)的面積，周邊的環(huán)境等，在此基礎(chǔ)上參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出理論上合理、合格的方案，并在施工的過程中，配合施工方讓方案的設(shè)計(jì)落到實(shí)處。設(shè)計(jì)參數(shù)：綜合考慮土壤的平均土壤電阻率為100m；變電站的長68.5m，寬61米，地網(wǎng)總面積為4209m2；在主接地網(wǎng)的外圍的交叉點(diǎn)打入一組垂直接地極，改善接地電阻，加強(qiáng)地網(wǎng)的散流特性。方案設(shè)計(jì)：綜合考慮地網(wǎng)的使用年限、地網(wǎng)材料、接地電阻、地質(zhì)情況、濕度溫度等自然因素的影響6.1 變電站使用120mm2銅鍍鋼絞線制成8*8的等間距網(wǎng)格地網(wǎng)

26、；6.2 在地網(wǎng)外圍的各交叉點(diǎn)上各打1組垂直接地極，單組垂直接地極長度為6米，由5根直徑14.2mm，長度為1.22米的銅鍍鋼接地棒組成。共計(jì)32組。6.3 避雷針采用獨(dú)立接地，在避雷戰(zhàn)周圍做半徑1.5m的均壓環(huán)，打入3組垂直接地極，單組垂直接地極長度為10米，由9根直徑14.2mm，長度為1.22米的銅鍍鋼接地棒組成。用放熱焊接與均壓環(huán)連接。共計(jì)4根避雷針。6.4 獨(dú)立避雷針與變電所電氣設(shè)備的接地部分、架構(gòu)接地部分之間的空氣間距不小于5米；地中距離不小于3m。6.5 在變電站地表鋪設(shè)厚度為0.1m厚的碎石，以滿足跨步電壓和接觸電勢的要求。6.5 連接采用CADWELD放熱焊接。6.6 接地示

27、意圖如下所示。接地電阻計(jì)算1 水平均壓環(huán)接地電阻： （依據(jù)DL/T621-1997）其中： 土壤電阻率 100.m A 接地網(wǎng)面積 4209m2R 0.77 2 單組6m深垂直接地極接地電阻： （依據(jù)DL/T621-1997）其中： 土壤電阻率 100.m l 單根垂直接地極深度 6m d 單根垂直接地極等效直徑 1.42cmR =193 32組6m深垂直接地極接地電阻： (依據(jù)BS7430-1991)R = 0.974 地網(wǎng)總電阻：其中： 并聯(lián)系數(shù) R = 0.45 0.5 滿足設(shè)計(jì)要求5 獨(dú)立避雷針3組10m深垂直接地極接地電阻： (依據(jù)BS7430-1991)R = 9.2 10滿足獨(dú)立

28、避雷針接地電阻要求。接地導(dǎo)體熱穩(wěn)定性計(jì)算1 110kV 接地主網(wǎng)的熱穩(wěn)定校驗(yàn) （依據(jù)DL/T621-1997）其中：Ig 110kV單相接地短路電流 21.248 kA te 短路持續(xù)時(shí)間 1.5s C 30%導(dǎo)電率銅鍍鋼絞線熱穩(wěn)定系數(shù)為：176Sg = 147 mm2Sg*0.75 = 111 mm2所以選擇150mm2的30%導(dǎo)電率的銅鍍鋼絞線作為接地引下線，120mm2的30%導(dǎo)電率的銅鍍鋼絞線作為接地主網(wǎng)可以滿足熱穩(wěn)定性的要求。2 垂直接地極的熱穩(wěn)定校驗(yàn) （依據(jù)DL/T621-1997）其中：Ig 110kV單相接地短路電流 21.248 kA te 短路持續(xù)時(shí)間 1.5s C 銅鍍鋼

29、接地棒的熱穩(wěn)定系數(shù)：135Sg = 192 mm2垂直接地極的截面積為 ：Sg*75% = 144 mm2所以選擇直接為14.2mm，截面積為158 mm2 的銅鍍鋼接地棒可以滿足熱穩(wěn)定性的要求。3 銅在地下的腐蝕：土壤編號埋地時(shí)間（年）年平均腐蝕厚度（mm/年）3113.70.0003004822713.60.000426723613.50.00067564213.40.00069342513.40.00110236713.40.00110236913.40.001173482613.40.00044453013.40.000311154113.40.001013464713.40.0011

30、9126613.30.0003609341013.20.003040382413.20.00065786上表數(shù)據(jù)來源于美國接地開挖研究委員會在美國的測試數(shù)據(jù)。通過上表可以得知，銅層的最大年平均腐蝕為0.003mm/年。所以銅層的30年腐蝕厚度為0.09mm。銅的腐蝕可以忽略不計(jì)。接觸電勢與跨步電勢的驗(yàn)算 1 已知量定義與數(shù)值：土壤電阻率： 100 .m表層地坪電阻率s: 2500.m表層地坪厚度hs： 0.1 m接地短路持續(xù)時(shí)間t： 1.5 s接地網(wǎng)的面積A ：4209 m2水平接地網(wǎng)的埋深h ：0.8 m單相短路故障電流值In ：21248 A2回進(jìn)線的分流系數(shù)Sf ：0.6接地網(wǎng)單網(wǎng)格長度

31、L1 ：8.6 m接地網(wǎng)單網(wǎng)格寬度L2 ：7.6 m延長方向布置的均壓帶根數(shù)n1：9根延寬方向布置的均壓帶根數(shù)n2：9根2 計(jì)算用入地短路電流： （依據(jù)DL/T 621 -1997）I = 12748.8 A3 人體允許電勢： （依據(jù)DL/T 621 -1997） （依據(jù)DL/T 621 -1997）Cs = 0.7 Ut = 384 VUs = 1142 V4 裝置電位升 （依據(jù)DL/T 621 -1997）U = 5737 V5 接觸電勢Ktd = 1.1Kth = 0.166Ktl= 0.166Ktmax = 17.8Ktn = 0.1Kts = 1.12Ktmax = 0.06Et =

32、 371 V 小于接觸電壓允許值5 跨步電勢Ksd = 0.25Ksh = 29KsL = 0.73Ksmax = 0.07Ksn = 1.08Kss = 0.086Ksmax = 0.036Es = 210 V 小于跨步電勢允許值材料選型:1 垂直接地極選用美國艾力高公司生產(chǎn)的ERITECH銅鍍鋼接地棒，銅以分子的形式電鍍在高強(qiáng)度鋼芯上，厚度可達(dá)0.254mm，任意彎折銅層不脫落，不起皮，擁有國際UL認(rèn)證證書。接地棒直徑1.42cm，單根長度1.22m，可通過連接器組合成任意長度。銅鍍鋼接地棒 垂直接地極手動安裝垂直接地極電動安裝2 焊接工藝選用美國艾力高公司提供的CADWELD放熱焊接工藝

33、進(jìn)行接頭的連接。該工藝焊接的接頭電阻小于導(dǎo)體本身，強(qiáng)度優(yōu)于導(dǎo)體，接頭被銅層覆蓋因此抗腐蝕性和導(dǎo)電性均非常出色，接頭內(nèi)部無空隙，是真正的分子結(jié)合。該工藝操作簡單，省時(shí)省力，對操作者無資格證書要求，接頭僅憑外觀即可判定是否合格。焊接工具擁有國際UL證書，接頭擁有加拿大安達(dá)略水利試驗(yàn)室出示的檢測證書，保證了接頭良好的導(dǎo)電性和抗腐蝕性。模具實(shí)體圖放熱焊接操作流程圖 焊接完成接頭（十字型） 接頭剖面材料清單:序號品名型號規(guī)格數(shù)量單位備注1垂直接地體615880230根2銅鍍鋼絞線120mm21300米3銅鍍鋼絞線150mm2400米4連接器CR58180個(gè)尖頭CT5844個(gè)放熱焊接接點(diǎn)500個(gè)抗沖擊螺栓

34、DS584個(gè)附件1鍍銅鋼棒接地極與傳統(tǒng)接地系統(tǒng)的性能價(jià)格比比較項(xiàng)目傳統(tǒng)接地系統(tǒng)鍍銅鋼棒接地系統(tǒng)工程費(fèi)用材料費(fèi)低施工費(fèi)高(占地面積大)其他費(fèi)用高(打深井等)適中低無接地材料鋼材(鍍鋅扁鋼或角鐵)銅鋼或銅材合金連接方式電焊電氣性能不穩(wěn)定,接觸電阻大放熱焊接電氣性能穩(wěn)定,沒有接觸電阻導(dǎo)電性能導(dǎo)電性良好導(dǎo)電性好,是鋼材的八倍防腐性能鋼材差鍍鋅鋼一般銅材的耐腐性是鋼材的十倍是鍍鋅鋼的三倍接地效果不穩(wěn)定,接地電阻會持續(xù)上升很穩(wěn)定,接地電阻會保持在一個(gè)較穩(wěn)定的水準(zhǔn)使用年限不到十年,須定期維護(hù)完全免維護(hù)綜合比較通過上述比較,銅鍍鋼接地系統(tǒng)雖然一次性投入比傳統(tǒng)接地系統(tǒng)多些,但它的壽命長,性能穩(wěn),免維護(hù)的獨(dú)特性能

35、和優(yōu)勢是傳統(tǒng)接地方式無法比擬的.目前在我國的華北,華東電力集團(tuán)以及各主要城市電廠和變電站已普遍采用。附件2國內(nèi)市場各種焊接工藝比較比較項(xiàng)目CADWELD PLUS國內(nèi)其它焊接生產(chǎn)工藝1、此工藝由ERICO公司發(fā)明,并第一個(gè)運(yùn)用于商業(yè)運(yùn)用；2、CADWELD PLUS為第三代焊藥；3、全自動化生產(chǎn), 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；4、制造設(shè)備相當(dāng)昂貴；5、技術(shù)要求高,需要專業(yè)技術(shù)支持。1、焊藥為原始的第一代焊藥；2、生產(chǎn)工藝比較簡單；3、制造設(shè)備比較便宜；4、技術(shù)要求較為簡單，不需要很多專業(yè)人員；5、由于人工操作比較多，質(zhì)量不穩(wěn)定，焊藥分量難以保證。焊藥品質(zhì)1、根據(jù)不同金屬的焊接提供各種焊藥配方；2、最低限度減

36、小焊接對金屬母材的損傷； 3、焊藥不會老化,有效期是無限的； 4、焊接后接頭抗腐蝕性強(qiáng)于導(dǎo)體本身； 5、焊藥屬非危險(xiǎn)品,可方便運(yùn)輸和存儲,并可飛機(jī)攜帶；6、焊藥不含磷，鎂等對人體無害材料。1、各種金屬之間焊接都采用一種焊藥； 2、焊藥中成份配置,特別是催化劑的配方有問題,無法解決產(chǎn)生裂縫或其他影響焊接質(zhì)量的問題； 3、大量添加錫等材料,導(dǎo)致焊接為黃銅,焊接處導(dǎo)電性難以得到保證； 4、無法控制反應(yīng)時(shí)溫度,或?yàn)樵黾痈呷埸c(diǎn)材料的焊接提高反應(yīng)溫度,造成金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和母材的損傷； 5、為降低引燃溫度,起火粉中添加磷,鎂等,導(dǎo)致焊接中存在氣孔或大塊焊渣； 6.焊接成品率低,無形中增加實(shí)際成本。焊藥包裝1、采用密封防水設(shè)計(jì)； 2、方便焊接后模具處理,增加模具使用壽命30%以上； 3、對焊接環(huán)境要求低,沒有漏藥導(dǎo)致焊接腔二次反應(yīng)現(xiàn)象和大風(fēng)吹散等；4、降低產(chǎn)品損耗；5、焊接質(zhì)量穩(wěn)定。1、焊藥包裝簡陋,容易受潮結(jié)塊而失效； 2、焊接質(zhì)量不穩(wěn)定,品質(zhì)無法得到保證； 3、運(yùn)輸和存放過程中的損耗較大,增加實(shí)際成本。 操作方法1、專利保護(hù)的電子點(diǎn)火引燃； 2、遠(yuǎn)離操作點(diǎn)1