接地网（精选十篇）
接地网 篇1
接地网接地阻抗的测量, 评估接地网的综合运行状况, 对电力系统的安全、稳定运行非常重要。从经济和生产管理角度考虑, 地网的现场测量往往是带电进行, 由于容易受零序电流以及测试引线之间的干扰, 测试结果的准确性存在一定问题, 从而导致对地网的综合评估不准确, 使得地网安全存在一定的隐患。因此, 正确测量接地阻抗在地网的评估中比较重要。
2 测试方法及其误差
2.1 工频法
工频法是接地网测量中的传统测量方法, 由于受到现场零序电流干扰等, 最容易产生测量误差。变电站的高压出线由于负载不平衡, 经接地体会有零序电流流过, 零序电流经过接地网时就会在接地网上产生电压降, 从而给测量结果带来误差。
假设接地阻抗为0.5Ω, 按照早期的接地装置特性参数工频测量导则给地网注入30A的电流, 这时得到的电位升为15V。而根据大量的现场测试数据表明, 变电站内由零序电流产生的干扰电压, 和注入电流产生的电压在同一个数量级, 往往从几V到几十V不等, 一般220kV以上的变电站, 干扰电压超过10V的比比皆是。此时干扰电压和测试电压几乎相等, 对测量结果的影响很大。
2.2 异频法
异频法是采用非50Hz或60Hz (国外) 工频的测试信号注入地网进行测试。而该异频信号是固定的一个或两个频率。例如选择128Hz的单一频率或者选择以50Hz为中心上下两个固定频率如48Hz和52Hz等。选择单一频率的, 接地阻抗即为该频率下的测试值;选择两个固定对称频率的, 接地阻抗为这两个频率下的测量结果的平均值。
根据大量现场实测的经验累积表明, 干扰信号在50Hz的时候最大, 在55到100Hz之间趋近于0, 在100Hz左右又开始增加。因此, 现有单一的128Hz的测量频率, 容易受干扰, 并不合适。同时, 由于接地阻抗的线性非常明显, 128Hz下测量到的结果会远大于实际的工频阻抗值, 产生明显误差。
而固定的两点异频法, 存在局限性, 很难得到接地系统的频率特性, 也就不能准确反映真实的工频接地阻抗。其抗干扰效果、测量精度和数据可重复性有待验证, 并可能受特定频率干扰信号的影响。两点异频测量不是地网抗干扰测量的理想方法。
2.3 变频法
变频法和两点异频法很像, 但测试的频率点要远多于两点异频法。通过给被测地网注入一个非工频信号, 一般是取在工频信号附近的几个赫兹的信号做为测量的输入信号。实验电流一般在3～20A, 相比传统工频法测量, 需要的电流非常小。由于集肤效应等因素的影响, 该变频信号不能太高也不能过低, 一般理想的测量频率范围在40～60Hz。接地阻抗测试值在工频附近较小频率变化范围内的变化可以认为是线性的, 在该范围内, 每隔1Hz或0.1Hz测量其接地阻抗值, 通过线性逼近或曲线拟合等方法得到工频50Hz下的接地阻抗值。变频法要求电压和电流测量设备的通频带不仅可变, 而且很窄, 对测试设备技术要求很高, 但却能有效消除现场工频干扰的影响。
变频法测量接地阻抗时, 往往接线方法和传统的工频法一样, 采用传统的电压-电流直线法。由于接地阻抗一般都比较小, 而试验时测试的电压电流线又比较长, 其电流线和电压线的互感影响会造成较大的测量误差, 特别是采用架空线路的两相做为测试线时更为明显。因此消除测试引线之间的互感, 是确保接地阻抗测量结果正确的基本要求。
3 解决方法
3.1 工频抗干扰
使用工频法测试时, 为了有效排除地网零序电流的干扰, 提高测量的信噪比, 必须采用很大的电流注入地网。DL/T 475-2006导则规定采用工频电流测试大型接地装置的工频特性参数, 应尽可能加大试验电流, 试验电流不宜小于50A。
但大电流的输出需要大容量的升流器或变压器, 使得设备庞大、测试电缆粗且测试线路长, 现场布线困难、需要耗费大量人力, 导致测试成本高, 同时也给现场测量安全带来一定压力。
倒相法是消除零序电流干扰的一个有效手段, 但具有较强的限制性。要求测试时的干扰信号必须为理想的工频正弦波, 且倒相前后的干扰信号不变。现场带电测试的干扰多种多样, 不但工频成分本身是变化的, 而且还存在谐波、高次杂波等干扰, 很难处于理想状态。因此倒相法虽然可以减少一定的影响, 但不能完全消除。
综合来看, 工频法并不是理想的准确测量接地阻抗的方法。
3.2 变频抗干扰
相对于固定单点或对称双点频率的异频法, 多点频率线性对称的变频法更适合于现场的接地阻抗测量。
多点变频法有效避免了地中零序电流的干扰、高频干扰和带电运行线路的干扰, 使测试结果更为精确;而且, 使用小电流进行测试, 设备的容量和体积、测试电缆可以做到很小, 便于现场设备搬运、布线和测试;测试电流小, 安全性好;可以长时间的输出电流而不损坏设备和测试电缆;测试成本低。因此很适合用于当前的接地阻抗测试。
对于测试引线之间的干扰, 过往采用四极补偿法, 理论上虽然能消除电流线和电压线之间互感的影响, 但实际测量时仍存在补偿极的位置问题。补偿电极位置的改变会影响测试结果的变化, 并不能准确消除测量引线间的干扰。
现在消除测试引线之间互感的方法是在测试时加大电压线和电流线之间的距离, 例如布置测试回路时分别沿路的两边分别布置电压和电流线, 如果路够宽, 间隔够远, 确实能有效消除引线互感, 但实际上受变电站周边地形条件限制, 现场布线时也很难保证能让电压线和电流线之间间隔5m以上。
为了更好地消除测试引线之间的互感, 只要条件允许, 大型接地网的接地阻抗测试鼓励采用电流-电压线夹角布置法。该方法如图1所示, 以地网中选定的信号注入引下线做为夹角的顶点, 取距离地网边缘4到5倍地网对角线长度的两点做为电压极和电流极的注入点, 也是夹角的两个端点。采用和传统直线法相同的方式注入信号进行接地阻抗测试。
测试结果代入公式 (1) 中进行修正并得到最终结果。
(1)
式中:
θ - 电流线和电位线的夹角。
Z’ - 接地阻抗的测试值。
反向布置法是一种特殊的夹角法, 其夹角为180°, 电压线和电流线沿相反方向布置, 就不存在测试线之间互感的影响了。
4 比对测试
为了对比不同测量方法测试接地阻抗的效果和准确性, 针对广东省某110kV变电站#2主变扩建工程, 做主地网接地阻抗的比对测试。
该变电站接地阻抗设计要求为≤0.5Ω, 变电站主接地网最大对角线为D≈100米, 根据变电站地形, 为了消除引线互感, 如图2所示采用夹角法布置测试回路。电流线与电压线夹角为178°, 又称为反向法。A点为#2主变测试点, B点为电流极, 放线400m, C点为电压极, 放线400m, 电流线选用6mm2塑料绝缘导线, 电压线选用4mm2塑料绝缘导线。
根据DL/T475-2006《接地装置特性参数测量导则》的要求, 测试分别采用工频信号源、美国产128Hz单点异频测试仪和澳大利亚产多点变频测量系统进行。
比对测试先接入工频法测试用大功率信号源测试工频下的接地阻抗值, 记录并计算测试结果;保留测试回路, 将信号源更换为128Hz单点异频测试仪, 注入信号并记录和计算测试结果;最后采用多点变频的接地装置特性参数测量系统选择几个频率测试接地阻抗值并换算最终结果。
对比异频法设备和工频法设备测试数据;最后, 查询该地网的设计值并与三种测试方法的测试数据进行比对来最终验证接地阻抗测试的准确性, 并确认三种方法的优劣性。
参考夹角法的修正公式 (1) 和测试点的距离, 测试结果根据导则要求进行相应修正, 实际测量结果为Z=Z’/0.838。采用多点对称变频法的反向测量结果见表1。
运行中的该110 kV 变电站工频干扰电压值为0.84V, 相对于220kV及以上电压等级变电站动辄几V的干扰值, 算是比较小的。因此采用30A的工频电流测量, 就能取得较好的效果。
1) 采用工频法的反向测量结果可知, 测试电流为30A和50A时所得的工频接地电阻测量结果基本一致。主要还是因为测试电压比干扰电压要大不少, 所获得的信噪比较好。用工频大电流法测试得到的工频接地电阻测量结果为0.315Ω, 满足小于0.5Ω的设计值要求。
2) 采用128Hz单点异频法测量原理的测试设备, 干扰电压3.6mV, 比工频干扰电压要小的多。但由于测试电压也仅为16.9mV, 所以对测试结果有一定的影响。另外128Hz的频率是工频的一倍多, 由于接地阻抗的线性, 测试结果0.405Ω比实际的工频接地阻抗值要偏大, 并不准确。
3) 通过对两组对称变频下的信号进行测试, 得到两组不同的测试结果, 再取平均值来计算接地阻抗。测试的对称点数越多, 对工频接地阻抗的线性就反映的越好。从表3中的测试结果可以很直观地反映出接地阻抗在不同频率下的线性度, 体现出了多点变频测试很好的重复性。测试结果0.305Ω和工频法测试的结果非常接近 (相对误差3.3%) , 也体现了该方法的准确性。
综合以上分析, 根据DL/T 475-2006导则的相关要求, 采用178°夹角反向布置测量的该110kV变电站接地电阻值为0.305Ω。用多点变频法测试得到结果完全正确有效, 远优于128Hz单点异频法, 相比于传统工频的抗干扰能力又更强, 测试更简便, 更安全, 测量的可重复性也更高。
5 结束语
1) 和传统工频法相比, 多点对称变频法更适合应用于接地阻抗的测量。
2) 接地阻抗测量时频率是否选择正确对测量结果的准确性有较大影响。
3) 采用直线法测量接地阻抗需要考虑测试线间的互感, 应保证测试线之间有足够的距离。
4) 夹角法特别是反向布置的夹角法能有效消除接地阻抗测量时引线互感的影响。
5) 零序电流对接地阻抗测量结果影响很大, 现场测试时应根据干扰大小选择测量方法。
参考文献
[1]DL/T475-2006[S].接地装置特性参数测量导则.
[2]GB/T17949.1-2000.接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则[S].
[3]IEEE“Guide for Measuring Earth Resistiv-ity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentialsof a Ground System” (IEEE Std 81-1983)
[4]王东烨、董刚.大型变电所地网评估若干问题的探讨[J].高电压技术, 2001, 27 (2) , 64.
[5]郭华俊等.大型接地装置接地电阻测量及影响因素[J].高电压技术, 2002, 28 (12) , 47.
[6]张培刚等.大型接地网接地电阻测量误差分析和对策[J].浙江电力, 2009, (2) , 81.
接地网阴极保护施工措施 篇2
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接地网阴极保护施工措施
一、工程简介
聊城电厂一期工程中，接地网采用牺牲阳极保护法施加阴极保护，为使接地网使用寿命不小于30年，经计算采用MUG-3型镁合金牺牲阳极，规格为700×（90+110）×90mm，数量为785只，每只重11kg。参比电极采用铜/硫酸铜参比电极，型号为MCT-2型共8只，测试桩8只，检查片16组，规格为Φ250×1200mm的布袋785条。
二、编写依据
1、《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-92
2、《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 GB50150-81第二十五章
3、《火电施工质量检验及评定标准 第五篇电气装置》
4、《电力建设安全施工管理规定》
5、《电力建设安全工作规程》
6、山东电力工程咨询院设计图纸阴极保护 37-F19519-D1305
三、施工工器具
电焊机一台、铜质电焊带50米、电焊用工具一套、活口板手一把
四、工艺流程及技术要求与标准
工艺流程技术要求与标准
一》、材料检验
1、阳极检验：在牺牲阳极使用之前，按有关标准和规范要求，对其外观尺寸和重量进行检验。
2、电缆检验：检查电缆的规格型号、尺寸、绝缘、与阳极的接头。
3、布袋检验：验证布袋的尺寸、完好度。
阳极不翘曲，表面无毛刺、裂纹、气孔、夹杂物和附着物，尺寸和重量符合要求。电缆的规格型号尺寸应正确，绝缘皮无破损，与阳极的接头牢固。尺寸正确，无破损。
二》、袋装阳极的制作、安装
1、阳极表面清理
2、填包料搅拌
3、袋装阳极装配。
4、阳极坑的开挖。
5、袋装阳极的放置。
清除表面的氧化膜及油污。保证填包料干燥无结块，将填包料搅拌均匀，不得混入石块、塑料带、泥土和杂草等杂物。（填包料配方比为 硫酸铜:石膏粉:膨润土=1:1:2）先向袋中填入约10cm高的填包料，然后将阳极放入袋中央后，在周围加入填包料将阳极包围，以保证阳极周围填包料厚度一致（不小于50mm）、均匀密实，最后将阳极电缆与布袋口用细绳绑扎结实，防止散口。坑的大小、深度要保证阳极能够水平放置，而且阳极与地网在同一水平面上，坑的位置应保证阳极与地网距离在1.0～1.5米范围内。将阳极水平放置于坑内。
三》、阳极与地网的连接
1、阳极电缆与地网的连接
2、电缆的埋设
将阳极电缆一端的加强板与地网焊接在一起，焊缝长度不小于100mm，焊接接头处必须牢固，保证在电气上的导电性。在有测试桩的位置，应将阳极电缆引入测试桩中，通过测量电缆与接地网连接。阳极电缆的埋设深度不应小于0.7m，回填土中应无石块、泥土和杂草及其他杂物，以免损坏电缆的绝缘层；电缆敷设时
四》、回填土确认各焊点、连接点符合要求后，回填土壤。在干燥地区，回填土将阳极布袋埋住后，向阳极坑内灌水，使阳极填包料吸满水后，将回填土夯实。
五》、测试系统的安装
1、长效饱和铜/硫酸铜参比电极的安装
2、测试桩的安装
3、检查片设置
参比电极表面为陶瓷制品，在安装过程中应轻拿轻放，以防破碎，参比电极的埋设方法与阳极的埋设方法相同，埋深与接地网相同。参比电极应尽量靠近接地网埋设，靠近测量接地点，并与阳极有一定的距离，距阳极不超过2米。
将参比电极取出放入预先用蒸馏水或淡水配置的硫酸铜溶液中浸泡4小时，打开装有回填料的包装带，用浸泡电极的硫酸铜溶液将回填料调配成糊状，再将浸泡过的电极置于回填料中，扎好包装袋，将参比电极连同回填料一起埋设于预挖的坑中，回填后再向坑中灌水，以保证电极与周围土壤的紧密结合；将参比电极电缆引入测试桩，连接在接线柱上。
按照设计要求，确定测试桩的安装位置；在接地网上焊接一根测量电缆，将测量电缆、阳极电缆和参比电极电缆一同引入测试桩，分别接在三个接线柱上（测量电缆与阳极电缆的接线柱通过铜片电连接），然后将桩腿植入地下，回填埋设。在每只测试桩处设置两组检查片。一片与接地网相连（施加阴极保护），另一片不相连，处于自然腐蚀状态。
五、安全注意事项
1、进入施工现场，必须正确佩戴安全帽。
2、使用电焊机必须配戴面罩和焊工手套。
3、严禁在雨天进行露天电焊作业。
4、电焊机使用前必须检查其绝缘严禁漏电。
5、填充材料的设置应保证阳极四周无空隙，回填时应注意防止损坏阳极和电缆。
6、将牺牲阳极的焊接片焊接到埋地接地网系统上，接头必须在机械上是牢固的，在电气上是导电的。
7、所有的电缆应保持足够的松驰度，以防电缆变形。电缆周围的填充材料应无石块和其它杂物，当电缆放入沟槽时这些杂物可能会导致绝缘损坏。
8、应检验牺牲阳极，使阳极材料的尺寸，电缆长度，阳极导线接头以及密封完整性符合技术规范。在装卸和安装时应注意防止震裂和损伤。全部电缆都要仔细检查，以发现绝缘方面的缺陷。应注意防止电缆绝缘损坏。电缆绝缘的损坏处必须予以修补。
七、环保注意事项
1、电焊施工完毕，应及时将药皮等清理干净。
配电网接地装置的安装与维护 篇3
配电网在运行过程中，因接地体遭受外力破坏或化学腐蚀等影响往往会有损伤或断裂现象发生，接地体周围也会因干旱、冰冻的影响而使接地电阻发生变化。接地体断裂，雷电流不能顺利地向大地排泄，很可能危及设备；接地电阻增大，加大对设备的危害，另外，当变压器漏电时，也会危及人身安全。
2配电网接地装置安装的要求
2.1接地体的规格及连接
水平接地体可采用圆钢、扁钢；垂直接地体可采用角钢、圆钢及钢管。其截面积应符合热稳定及均压的要求，切不要小于表1的规定。低压设备用裸线或绝缘铝，接地体线截面不小于6mm2或2.5mm2。接地体可采用焊接，搭接焊时，搭接长度应为扁钢宽的2倍或圆钢直径的6倍。接地线与接地体的连接宜用焊接，接地线与电力设备的连接可用螺栓连接或焊接，用螺栓连接时应用防松螺帽或弹簧垫。
接地装置的接地电阻包括3部分，即：引线及接地体自身电阻、接地体与土壤之间的接触电阻和接地体的散流电阻。当接地装置处于土壤高电阻率地区时，采用常规接地方式，很难达到规程要求的接地电阻值。如果采用降阻剂，降阻剂与土壤紧密接触可以降低接触电阻。降阻剂也改善了土壤的导电性能，显著降低散流电阻。另外降阻剂对金属腐蚀性能较低，与直埋土中相比还有一定的防腐能力。
2.2接地体的防腐措施
敷设在腐蚀性较强环境的接地装置，应根据腐蚀性质采取防腐措施：
(1)一般防腐措施为涂防锈漆或镀锌。
(2)特殊防腐措施为在接地体周围尤其在转弯处加适当的石灰以提高pH值，或在其周围包上碳素粉加热后形成复合钢体。另外，在接地引线距地面10～20cm处最容易被腐蚀，可在此处套绝缘管，以防腐蚀。
3接地体的实验周围及检查项目
接地电阻随着接地体的腐蚀，逐渐增加阻值，为掌握其变化情况，应定期进行接地电阻测量，预试规程规定，实验周期不超过6年，但对配电网的接地装置而言，因防雷接地、工作接地、保护接地共同使用，所以应缩短其周期，根据运行经验，周期应缩短2～3年。如接地装置所处的位置是人口稠密的市区，为防止接触电压和跨步电压，也应缩短其周期。特别是化工厂的接地电阻(被排放的废查、废液腐蚀等)，尤其应加强检查和维护。
在测量接地电阻的同时，也应对接地体进行如下检查。
(1)接地线与接后装置的连接点是否接触牢固，接地线与接地装置连接点是否牢固可靠。
(2)接地装置覆盖的土壤是否被挖掘流失。
(3)接地体锈蚀情况及连接点是否良好。
接地网 篇4
1 技术比较
1.1 性能比较
1.1.1 导电性能
铜和钢在20℃时的电阻率分别是17.24×10-6 (Ω·mm) 和138×10-6 (Ω·mm) , 因此铜的导电率是钢的8倍。铜接地体在导电性能方面更好, 在进行布置时, 安全指标也更加好。
1.1.2 热稳定性
铜的熔点为1083℃, 短路时最高允许温度为450℃;而钢的熔点为1510℃, 短路时最高允许温度为400℃。在接地体截面积相同的情况下, 铜材的热稳定性更加好, 而且, 在热稳定性相同的情况下, 钢材的接地体截面积却是铜质材料的3倍。
1.1.3 耐腐性
接地体在使用过程中出现的腐蚀主要体现在化学腐蚀和电化学腐蚀两个方面, 其中, 在多数情况下, 这两种腐蚀是同时存在。铜质材料和钢质材料在使用过程中, 铜质材料的腐蚀速度是钢质材料的十分之一到五十分之一, 在这种情况下, 铜质材料的电气稳定性更加的稳定。
钢材在使用过程中被腐蚀时是逐层进行, 在使用钢材时可以在表面进行镀锌操作, 这样在抗腐蚀能力方面能够得到提高, 但是, 对其导电性能却带来了降低的影响, 因此, 在使用过程中要解决的问题也非常多。避免在接头位置出现高温电弧焊导致的点腐蚀情况, 一般情况下, 铜质材料使用年限会在十年, 在铜腐蚀过程中不出现点腐蚀情况在使用寿命上会出现延长的情况。铜接地网在进行使用的时候, 要进行开挖检测工作, 工作量非常大, 因此, 对于GIS变电站而言非常容易导致无法进行的情况。
1.1.4 铜接地体施工方便
在设计方面, 主网采用铜绞线, 这种材料在使用方面柔性非常好, 同时, 在弯度方面半径非常小, 在弯曲方面效果非常好, 穿管过程中非常容易。铜绞线在进行使用时能够实现成卷使用。在搭接位置能够进行放热焊接, 在施工工艺方面非常简单, 这样对铜接地网的连接质量能够进行保证。
1.2 截面选择
一般变电站中的主接地网采用60×8 (截面480mm2) 的镀锌扁钢, 接地引下线采用80×8 (截面640mm2) 的镀锌扁钢。一般变电站中的主接地网采用150mm2 (裸铜纹线) , 接地引下线采用200mm2 (铜排) 。铜接地体的截面显著小于钢接地体。
1.3 接地体连接方式
变电站中接地网金属导体在使用的时候会出现大量连接的情况, 在进行连接时, 主要保证其连接的可靠性和牢固性, 才能保证接地网运行的可靠性。钢接地网在进行连接时仍然在使用传统的电弧焊连接方式, 在高温情况下, 会对焊接位置的镀锌层带来一定的破坏, 同时, 也会导致点腐蚀问题的出现, 对导体的接地寿命也会带来一定的影响。电弧焊在连接方式上不是分子性连接, 因此, 在使用中, 其导电性会受到很大的影响。钢接地网在连接方式是进行了研究和设计, 但是, 在经过很多尝试以后, 并没有找到更好的方式。钢接地体在截面积方面比较大, 因此, 在连接方式上进行模具制造相对比较困难, 同时, 因为其本身防腐性能比较差, 导致焊接的质量无法进行保证。
2 经济比较分析
2.1 220kv某变电站建设规模
主变压器:本期建设1×180MVA主变, 远景2×180MVA主变;220kv出线:本期2回, 远景6回;110kv出线:本期4回, 远景10回;35kv出线:本期3回, 远景8回。无功配置:本期2×10Mvar并联电容器组, 远景4×10Mvar。
2.2 配电装置形式
220kv及110kv配电装置均采用屋外支柱管母中型布置型式。35kv配电装置采用屋内高压开关柜单列布置。变电站占地面积20158m2。
2.3 接地材料统计
接地材料统计见表1和表2。
2.4 指标及评价
采用“年费用法”对两种接地方案进行经济评价, 经济评价结果见表3。
说明:导通试验每年一次, 数年平均计算;接地网测试6年一次, 每年摊销。建设期贷款利息6.12%。
可见, 无论是否计及放热焊接点费用, 铜接地方案的年费用均较钢接地方案低。不计及放热焊接点费用时, 铜接地方案优越性更加显著。
3 结束语
采用铜接地网技术方面更加的合理, 铜接地网在导电性能方面更好, 同时, 在热稳定性能方面更加稳定, 在抗腐蚀能力方面更好, 在施工方面比较方便, 使用寿命更长, 在检修方面工作量非常小, 使用过程中不会对环境带来污染。铜接地网在进行焊接时, 采取放热焊接方式, 在操作上非常简单, 同时焊接质量能够进行保证, 在腐蚀方面不会带来很大的影响。
铜接地网在经济性方面更好, 在220kv变电站中, 年费用方面铜接地方案更加具有优势。铜接地网在最初建设过程中投入的费用相对较高, 但是, 其在使用寿命周期方面比较长, 而且, 使用费用方面出现了经济性更好的表现。接地网在设计寿命方面出现增加的情况, 在设计方面使用铜绞线, 这种材料在制作工艺方面比较简单, 同时, 在采购过程中渠道比较广, 因此, 在施工中进行使用更加方便, 能够保证项目建设取得更好的效果。
摘要：文章以220kv变电站的接地网设计为例, 对铜接地网以及钢接地网的经济性进行了比较分析, 对其接地效果也进行了分析, 从导电性能、热稳定性以及耐腐蚀性方面而言, 铜材接地网在性能方面都优越于钢材接地网。
变电站接地网材料的选择 篇5
编辑：万佳防雷-小黄
电力系统的接地是对系统和网上电气设备安全可靠运行及操作维护人员安全都起着重大的作用。研究接地体的布置、连接，接地体的材质等是保证系统安全稳定运行的必要措施之一，所以说设计、施工高标准的接地系统的变电站防雷工作的重中之重。
一、变电站接地网作用概述
接地网作为变电站交直流设备接地极防雷保护接地，对系统的安全运行起着重要的作用。由于接地网作为隐性工程容易被人忽视，往往只注意最后的接地电阻的测量结果。随着电力系统电压等级的升高及容量的增加，接地不良引起的事故扩大问题屡有发生。因此，接地问题越来越受到重视。变电站接地网因其在安全中的重要地位，一次性建设、维护苦难等特点在工程建设中受到重视。另外，在设计及施工时也不易控制，这也是工程建设中的难点之一。因此，为保证电力系统的安全运行，降低接地工程造价，应采用最经济、合理的接地网设计思路，本文拟重点就材料选用方面进行相关探讨。
二、变电站接地网常用材料比较
目前广泛使用的接地工程材料有各种金属材料、非金属接地体、降阻剂和离子接地系统等。
1、金属接地材料。金属接地材料（主要指铜材和钢材），由于其具备良好的导电性和经济性，很长时期以来一直是接地工程中最重要的材料之一。但是由于金属材料存在容易腐蚀的问题，对接地电阻的影响也比较大，是安全生产中的一个大的隐患，这个问题一直困扰着用户。同时，近年生产资料价格猛涨造成接地成本增加，使得金属接地材料的缺点逐渐突显，一些行业或地区已经在渐渐地减少金属接地材料的使用，转而使用其它新型的接地材料。
2、非金属接地体。非金属接地材料是目前行业里新生的一种金属接地体的替换产品，由于其特有的抗腐蚀性能和良好的导电性和较高的性价比被广大用户所接受。目前非金属接地产品主要是以石墨为主要材料。基本成分是导电能力优越的非金属材料材料符合加工成型的，加工方法有浇注成型和机械压模成型。一般来说浇注成型的产品结构松散、强度低、导电性能差，而且质量不稳定，一些小型厂家少量生产使用这样的办法：机械压模法，是使用设备在几到十几吨的压力下成型的，不仅尺寸精度较高、外观较好，更重要的是材料结构致密、电学性能好、抗大电流冲击能力强，质量也相当稳定，但是生产成本较高，批量生产多采用。选型时，尽量采用后者，特别是接地体有抗大电流或打冲击电流的要求（如电力工作地、防雷接地）时，不宜采用浇注成型的非金属接地体。非金属接地体的特点是稳定性优越，其气候、季节、寿命都是现有接地材料中最好的，是不受腐蚀的接地体，所以，不需要地网维护，也不需要定期改造，但是，非金属接地体施工需要的地网面积比传统接地面积小很多，但是在不同地质条件下也需要的保证足够接地面积才可以达到良好的效果。
3、降阻剂。降阻剂分为化学降阻剂和物理降阻剂，化学降阻剂自从发现有污染水源事故和腐蚀地网的缺陷以后基本上没有使用了，现在广泛接受的是物理降阻剂（也称为长效型降阻剂）。物理降阻剂是接地工程广泛接受的材料，属于材料学中的不定性复合材料，可以根据使用环境形成不同形状的包裹体，所以使用范围广，可以和接地环或接地体同时运用，包裹在接地环和接地体周围，达到降低接触电阻的作用。并且，降阻剂有可扩散成分，可以改善周边土壤的导电属性。
现在的较先进降阻剂都有一定的防腐能力，可以加长地网的使用寿命，其防腐原理一般来说有几种：牺牲阳极保护（电化学防护），致密覆盖金属隔绝空气，加入改善界面腐蚀电位的外加剂成分等方法。降阻剂的使用，应掌握其施工技术，以达到最佳的效果，物理降阻剂有超过二十年的工程运用历史，经过不断的实践和改进，现在无论是性能还是使用施工工艺都已经是相当成熟的产品了。
4、离子接地系统。离子接地系统是传统的金属接地改进而来，从工作原理到材料选用都脱胎换骨的变化，形成各种形状的结构。这些接地系统的共同点是结构部分采用防腐性更好的金属，内填充电解物质及其载体组分的内填料，外包裹导电性能良好的不定性导电复合材料，一般称为外填料。接地系统的金属材料已经出现的有不锈钢、铜包钢和纯钢材的。不锈钢的防腐较钢材好，但是在埋地环境中依然会多多少少的锈蚀，以不锈钢为主体的接地系统不宜在腐蚀性严重的 环境中使用。表面处理过的铜是很好的抗锈蚀材料，铜包钢是铜-钢复合材料，钢材表面覆盖铜，可以节约大量的贵金属-钢材。套管法活电镀法生产，表面铜层的厚度为0.01mm到0.50mm,厚度越厚防腐效果越好。纯铜材料防腐性能最好，但是要耗用大量的贵金属，在性能要求较高的工程中使用。由于接地系统大多向垂直方向伸展，所以接地面积大多要求很小，可以满足地形严重局限的工程需要。
三、接地材料的具体选用
不同的行业，不同的地域使用的接地材料也不尽相同，不同的接地材料有着不同的特点，根据其特点结合环境使用是接地工程前期应该考虑的问题。
目前市场上使用率最高的接地材料还是金属材料，主要有铜板、角钢和扁钢等，但是由于接地环境的不同和用户需求也不尽相同。在有些环境和情况下是不适合使用金属接地材料的，例如在高腐蚀土壤中金属接地材料在很短的时间久被腐蚀而丧失接地的功能。同时，从造价方面来考虑，使用金属材料的传统接地，在工程造价上可能不会太高的，但是它的使用寿命短，使用非金属接地体要比金属材料的传统接地高一些，但其使用寿命要比传统接地的寿命高出好几倍，根据其寿命传统接地平均每年造价不低于3-4千元，而非金属接地体根据其寿命平均每年造价不高于3-4百元，这还不包括因地网不合格改造的工程费用，这些都是应该在选择接地材料时加以考虑的。
此外根据环境不同采用不同的材料作为接地体也是延长有效接地寿命的方法。离子接地棒适合在城市不具备施工空间的地方使用，例如城市建筑群等，而对于山地条件则比较适合使用非金属接地棒，由于在山地离子棒自身的吸水性并不能满足自身稳定接地电阻的需要常常要增加盐类，而岩石环境又是失水环境，所以这种环境下就应该选用吸水性好的具有较高强度 的非金属接地棒作为接地体，同时在野外也要考虑使用离子接地棒的可能丢失问题，在一般土壤环境比较适合使用压制的非金属接地体和金属接地体。
四、结束语
变电站电气一次主接地网设计分析 篇6
摘要：随着我国国民经济发展的不断加快，人们对电力的需求和服务质量要求也在不断的上升。因而在变电站建设过程中，就必须做好各项设计工作，才能从根本上确保变电站施工质量，进而为整个电网的安全运行奠定坚实的基础。基于此原因，本文对变电站电气一次主接地网设计的相关内容展开了探析，希望能为此提高变电站的设计质量。
关键词：变电站；电气一次；主接地网；设计
电气一次主接地网是变电站优质运行的核心支持，电气企业非常注重接地网的设计，以便达到变电站的规范标准。电力企业需深入分析变电站的实际运行，合理规划电气一次主接地网的设计，稳定变电站供配电的基础。电气一次主接地网的设计应以变电站稳定运行为标准，不断完善实际设计，为变电站提供可靠的技术支持，强化变电站的运行质量。
1、变电站电气一次主接地网设计的基础工作
变电站电气一次主接地网设计的基础工作，体现在两个方面，共同为变电站的接地网设计提供有利条件。第一，获取接地网设计的根本资料，包括设计参数与数据，设计人员在以往变电站运行的过程中，获得所需的历史信息，通过历史信息为接地网设计提出规划性设计，实际接地网设计需要到大量的数据信息，历史信息只能反馈以往的运行信息，还需进行相关的试验与测试，才可得出接地网设计的准确信息；第二，接地网设计并不是固定不变，设计过程中涉及到可行性原则，如果部分数据不适用于接地网设计，设计人员还需根据实际情况，核对参数信息，重新规划可用的技术指标，指标规划遵循变电站的技术政策，确保基础工作的標准性。基础工作在变电站电气一次主接地网设计中起到指导和支持的作用，为接地网设计提供实用信息，避免接地网设计时缺乏电力信息，影响接电气一次主接地网的设计效果。
2、变电站电气一次主接地网的方案设计
变电站电气一次主接地网的设计方案体现变电站的具体需求，结合接地网的布设，合理规划接地网的电阻率，最大限度满足变电站的需要。以某大型电力公司为例，分析其在接地网方面的设计方案，首先该公司合理布设地极，均为垂直分布，地极选用镀锌材质，避免接地网出现保护漏洞，该企业规定地极长度为 2.5 米，角度控制结合接地网的实际分布，最主要的是达到变电站的基础运行水平，垂直地极以组别分类，组间距控制在 5-7米即可，严格防止出现跨极分布；然后该公司实现深井保护，围绕变电站，开挖深井，深井内布设钢管，用于控制接地网的实际分布，稳定变电站与接地网的关系；最后连接接地网与变电站，重点是控制两者之间的设备连接，防止接地网漏电。
3、变电站电气一次主接地网的设计分析
电气一次主接地网中包含的项目比较多，重点分析在主接地线、勘测、技术和防雷四个方面。
3.1 主接地线设计
主接地线设计是接地网的一部分，关系到变电站的运行能力。主接地线设计主要为变电站内各项运行设备提供适宜的工作环境，以免出现干扰。接地网内的主接地线设计，需遵循低损耗、高效能的原则，重点是缩小变电站的运行面积，营造高效益的运行环境。
3.2 勘测设计
勘测设计以电气一次主接地网的现场设计为主，在勘测的状态下，实现网络敷设。因为接地网设计时，受到变电站所处环境的影响，特别是地质信息，导致接地网设计面临严峻的压力。电力企业将勘测设计中的电阻率分配作为主要内容，确保接地网电阻率的稳定性，以此来提高变电站的运行寿命。接地网受到土壤影响，干扰电阻率，会导致勘测设计不准确，所以电力企业需结合变电站接地网的设计方式，降低土壤电阻率，缓解接地网设计的压力。常见的降阻方式有：（1）利用砂质土壤代替勘测设计中的潮湿土壤，而且砂质土壤的电阻率普遍偏低，有利于接地网设计；（2）合理设计勘测深度，深层土壤内的电阻率相对低，防止勘测设计受到表层地质环境的影响，致使电阻率突增；（3）勘测设计中适当增设化学方式，利用化学反应，改善土壤本身的电阻率，促使土壤本身表现出低阻性；（4）外接方式，如果前几种方法都无法降低勘测设计中的电阻率，则需采取外接的方式，借助金属线疏导，分担土壤内的电阻率。
3.3 技术设计
电气一次主接地网设计需通过接地技术控制，确保变电站的工作方式，技术设计的目的明显，保护变电站的运行安全，既可以有效控制突发事件，又可以避免触电、火灾等风险影响。例如：某电力企业针对接地网的技术设计，采用接地装置配合，构成接地体，实现科学的设备接地，该企业将技术设计分为两类，第一是自然设计，通过连接接地网中的设备、接地体等，自然转化成接地网，自然设计的安全性能高，有利于提高接地网的优质性；第二是人工设计，此类设计在该企业中不常用，因为涉及较多参数设计和技术指导，容易出现技术失误，该企业利用自然设计不能满足接地网设计时，才会采取人工设计，将接地装置作为外置导体，埋入土壤内，充当接地体。
3.4 防雷设计
电气一次主接地网在变电站中发挥较大的保护作用，由于变电站与接地网的构成特殊，容易受到雷击强烈的冲击干预。以某电力企业的电气一次主接地网设计为例，主要分析该企业的防雷设计。该企业采用过电压防雷，控制雷电波的过电压冲击。在接地网的进线部分，布设避雷装置，在变电站的主变位置，侧方牵引母线，利用母线作为避雷装置的保护点，维护变电站的防雷效益，还可起到隔离的效果。防雷设计的过程中需找准中性点的位置，由此才可保障避雷器的准确安装，更好的发挥防雷设计的优势，体现接地网设计的效率。
4、结束语
电气一次接地网的合理设计有助于改善变电站的供配电环境，降低变电站的事故发生频率，稳定变电站的运行基础。电力企业需提高对电气一次接地网的重视度，不断优化变电站的设计管理，同时新时期的设计人员需要从变电站实际的工程情况为设计的立足点，认真规划变电站电气一次主接地网的设计方式，不断优化设计方案，提升变电站运行的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]郭秀勇，贺辉，周羽生，杨文兵，黄明，胡登宇.110kV变电站接地网的优化设计.电力建设.2009（06）
[2]刘宝成.低电压大电流法检测接地网技术的研究与应用[J].天津电力技术.2000（02）
[3]覃予春.35kV 变电站电气一次部分设计技术分析[J].科学之友.2012，（14）
[4]路永玲，王洁，曾凡玲.电力系统接地网腐蚀现状及影响因素.企业技术开发.2009（08）
[5]李泽宏.浅谈变电站电气一次主接地网的设计[J].中国新技术新产品.2013（18）
接地网 篇7
1 接地电阻的测量
现在我们测量接地电阻所使用的仪器主要是接地摇表, 其原理是由电源E, 电流桩C, 电压桩P, 接地装置G组成测量回路, 使接地装置G中流过电流I, 于是接地桩相对于大地的无限远处便产生了电压升UG这时接地电阻RG=UG/I, 可以得知接地电阻主要由4部分构成。
(1) 接地体引下线的电阻。 (2) 接地体与大地土壤的接触电阻。 (3) 接地体本身的电阻。 (4) 从接地体向远处扩散电流经过的土壤产生的电阻, 一般称流散电阻而现场测量中, 电压桩不可能设在无限远处, 一般都是取电压桩与接地装之间的电压来近似代替UG。
2 测量接地电阻误差的产生
(1) 人为因素有的试验人员业务素质不过硬, 对试验布线不熟练, 对规程的不熟悉造成测量数据不真实。还有一种情况是人为主观因素导致的误差。接地系统绝大部分属于隐蔽工程, 如果所用材料不符合标准, 尽管交接试验的时候是合格的, 但是由于腐蚀的作用, 在工程验收一两年之后就出现问题。而对于接地网导通的测量来说一个普通的变电所, 其接地点可能有几十上百个甚至更多, 一线检测人员长时间重复着同样枯燥的劳动, 得到多次重复的相同的或接近的数据, 就会人为地减少检测点, 这样就会留下安全隐患。还有一种情况虽然目前极为个别, 但也需要引起重视, 施工时因场地条件的限制, 按原设计接地装置不能达到所要求的标准时, 建设单位不想增加投资, 施工方又偷工减料, 在利益的驱使下, 他们与检测人员相互勾结, 瞒天过海, 人为地缩短检测线的长度, 来减小实际的电阻值而使其达标。接地电阻测试仪的电流测试线的长短直接影响到测量结果。
(2) 试验环境仪器使用时的环境温度, 湿度, 气压等因素也会影响测量结果。而试验地点附近如果有很强的电磁场更会影响到试验仪器的工作。工作人员在检测时对周围环境的详细调查是必要的, 一定要具体问题具体分析。
(3) 试验线材接地电阻的测试需要布置很长的电流线与电压线, 相对的试验线材情况也能够影响到试验。另外, 测量用线接口处的线鼻通常是与多股铜线焊接到一起的。线鼻在放线和接口插拔过程中会使得焊点磨损断裂, 如果部分线束断裂, 虽然测试结果能够显示, 但是测试数据的误差较大。
(4) 试验天气最明显的情况就是如果在雨后潮湿的天气进行试验, 地面土壤的电阻率会降低, 测得的电阻值小于正常值。相反的如果在持续高温少雨的时候进行测量, 土壤熵情恶化, 进而土壤电阻率局部增高, 测得的电阻高于正常值。
3 接地电阻过大的改良方法
(1) 通过化学试剂处理土壤在接地网周围土壤中加入导电性好的化学物质, 例如电石渣、石灰、食盐等物质, 可以提高接地体周围土壤的导电性能, 使接地电阻降低。这种方法对不同结构的土质所产生的效果也是不同的。这种方法的优点是效果明显, 但是对于接地网面积较大的系统来说, 造价与工程量比较大, 土壤经过处理后, 土壤化学性质发生变化, 对加剧接地体的腐蚀程度。
(2) 利用建筑物内房梁、柱内钢筋与接地网连接在设计变电站时首先将主接地网敷设完毕, 同时利用主控楼和开关室的基础建筑, 包括桩基或混凝土中的主筋, 即把整栋建筑物的梁柱内的钢筋和地网进行可靠连接, 这样就可以增大接地网的面积。但是这种方法对混凝土的要求较高。一般混凝土的水泥主料是由硅酸盐构成的, 一般要求混凝土的含水量不低于4%。
(3) 深埋接地体这时比较常用的一个方式, 一般最佳的埋藏深度, 是指的使流散电阻尽可能小而又易于到达的深度。在决定接地体埋藏深度的时候, 要考虑下面几个因素:
(a) 垂直接地体的埋藏深度要与接地的等值半径处于同一级的数量级 (一般埋藏深度与等值半径之比大于1/10) 。
(b) 垂直接地体要尽量靠近地下水, 对一般山区丘陵地带, 条件允许的情况下, 最好采用钻机深挖, 尽量靠近地下水。
(c) 在允许范围内, 埋藏深度取较大值。埋设于导电性能良好的土壤内的接地体, 其接地电阻为R=ρ/2πh, 其中ρ为土壤电阻率, h即为接地体埋藏深度。可以看出R与h成反比关系, 埋藏深度越深, 接地电阻越小。但是当h增大到一定程度以后会呈饱和状态, 降电阻率近乎为零, 因此没有必要追求很高的深度。
以上可以看出, 接地体的埋藏深度不是固定的, 应该按照接地网的半径, 当地土壤条件, 地理环境等因素因地制宜, 综合考虑。
环境的许多因素对接地电阻的数值都有影响, 如土壤率的均匀程度、土壤温度、土壤湿度等等, 由此可导致同一接地点因季节不同其接地电阻值也不同, 所以对不同的接地体在不同的环境中采取的减小接地电阻的方法也不尽相同, 要具体情况具体分析, 以便得到最佳效果。
摘要：在测量接地电阻的时候, 往往会由于不当操作和恶劣环境造成误差, 本文分析了测量接地电阻产生误差的原因, 针对原因思考怎样通过减小环境的干扰, 改变布线方式等方法来降低测量误差。根据以上提出了一些改善接地电阻的方法。
关键词：接地电阻,干扰,接地极
参考文献
[1]王太兵.浅谈电力系统接地电阻的降低办法[J].中国科技信息, 2005 (2) :31-32.
接地网 篇8
关键词：接地网,接地引线,腐蚀,故障,诊断
一、选题背景
滨海电网地处渤海湾南部沟壑纵横的滩涂盐碱地区, 距离海岸线极近。滨海电网的主网架均系八十年代中早期建成投产, 运行至今已有二十多年了。现整个电网全部处于污秽地区, 其中处于Ⅰ类污秽区域的线路有242.11km、处于Ⅱ类污秽区域的线路有175.98km、处于Ⅲ类污秽区域的线路有46.8km、处于Ⅳ类污秽的线路有24km, 受大气腐蚀严重, 其中主要以盐雾为主。
由于滨海电网所处地域的特点, 使接地避雷网受盐雾、雷电侵害较内地大很多, 设备老化快, 使用寿命短。通过调查滨海电网2004年因雷击发生故障7次, 2005年发生6次。占当年事故的30%以上。
针对以上情况, 我单位组织技术人员、技术骨干抽取2条有特点的线路对其进行反复试验、摸索, 总结了一套简便、快捷、操作方便行之有效的方法。
二、内涵、理论依据及创新点
传统测量法与创新测量法的工作原理及优缺点对比
1.传统的接地电阻测量法存在的缺点如下
(1) 测量前必须断开被测接地体引线, 效率低、工作量大;
(2) 被砸入地下的测量接地棒要远离水渠、水管、钢管等地下设施, 每根引线的链接是否紧密牢固, 引线链接不好, 具有一定局限性;
(3) 在测量接地电阻过程中, 人员不能接触接地体和接地棒, 以免人员发生触电事故, 存在偶然性的安全隐患。
2.创新做法测量接地电阻
(1) 到达被测杆基下后, 直接将钳形接地电阻测试仪洽在环路的, 避雷接地引下线上, 无需断开接地引线;
(2) 从钳形接地电阻测试仪的表屏上, 直接获取接地电阻数据;
(3) 若接地电阻数据过大 (大于30Ω) , 则可判断其接地不畅通;
(4) 将带有一段自制引线的接地棒砸入被测接地体附近的地面以下40-60cm, 自制引线接地避雷引下线上, 以保证接地网的环路状态 (无需太高, 适宜工作人员操作为准) , 通过测量引线接触点的上、下两部分, 就可判断出, 接地电阻不合格的“病灶”所在。其中若通过测量引线接触点以上的避雷引下线发现, 数值依然很大, 说明杆基上部有问题;若通过测量引线接触点以上的避雷引下线发现, 数值显示较小, 说明杆基上部没有问题, 而是杆基下部的问题;
优点:携带方便, 操作简单, 数据准确, 工作效率高
工作创新点
1. 将运行规程规定接地网的电阻测试3-5年为一个试验周期, 缩短为1年一个试验周期。
2. 工作效率大幅提高3-5倍。
3. 采用自行独创的“临时接地测试法”, 第一时间诊断出“病灶”位置是在上部还是在下部, 及时提出完整可行的整改措施, 有利于下一步整改工作的开展。
三、主要内容和做法
以前, 我们用兆欧表抽查接地网的电阻值发现被抽检的合格率低, 每天可采集数据最多20余组, 效率较低, 为了在最短的时间内完成对这个接地网的测试工作, 加快进度, 提高工作效率, 我们及时购进了两套新式钳形接地测试仪, 采用新仪器后, 每天采集数据可达70组, 效率提高了三倍以上, 这样就可以实现每年全电网测试一遍的目标。
经过我们两年多的不断实践, 上千组接地数据的采集、试验, 摸索出了“临时接地测试法”, 其工作原理是在避雷线引下线中间接一临时接地棒, 若钳型电阻表在临时连接点上侧测量数值大于规定值, 说明故障点位置是在杆塔上部;钳型电阻表在临时连接点下侧测量数值大于规定值, 说明故障点位置是在杆塔下部;若上下测量均超过规定值, 说明上下均有故障。第一时间诊断出“病灶”位置是在上部还是在下部, 及时提出完整可行的整改措施, 有利于下一步整改工作的开展。
同时我们结合春秋两季的电网检修作安排, 把采集数据的时间安排在春检前的2月份及秋检前的8月及9月份上旬, 及时对数据进行统计筛选, 并将接地网的整改工作安排近检修计划中, 利用今年春季电网检修停电的大好时机, 登杆对避雷引下线上部各连接点进行解体, 对避雷引下线、并沟线夹接触部分进行打磨, 并涂导电膏, 使电阻值均在规定值以内。改善不合格的接地电阻:对下部不合格的采取重新装设接地线、接地极, 改变原泄雷通道, 保障其通道的畅通。在每次对不合格的接地点整改完后, 每三个月和六个月都进行跟踪抽查, 其数值均在规定值内。
四、实施后的效果
通过以上方法的实施, 将2006-2013年上半年接地网不合格的数据进行对比, 2006年416处、2007年329处、2008年214处、2009年150处、2010年92处、2011年57处、2012年52处、2013年上半年20处每年接地不合格与上年相比逐次降低了30%以上。
采用临时接地判断法, 缩短了数据的收集、分析时间, 降低了人员车辆的出车次数, 大大的提高了工作效率, 节省了大量的人力和物力。
重新装设接地线、接地极, 为因破开杆墩检查、处理再恢复护墩节约了成本。
升高并沟线夹, 杜绝了其经常被盗丢失从而造成防雷网的不完整性。
通过对35k V线路上部不合格的接地电阻进行了处理后, 滨海电网的防雷能力得到了进一步的提升, 经得起雷雨季节的考验, 滨海电网2007年因雷击引发的故障7次, 2008年发生6次, 2009年发生4次, 2010年发生4次, 2011年发生3次, 2012年发生2次, 2013年截止七月份发生2次。由占每年事故的30%以上逐渐降低到10%左右。
变电所接地网防腐措施 篇9
(1) 主接地网腐蚀。主接地网主要埋在距地表0.5～0.8 m的土层中, 土壤具有一定的腐蚀作用, 主要是由土壤中电解质浓度的不均匀性造成的。如果主接地网各部分所在的土壤的水饱和程度不同, 会导致土壤中扁钢表面的不同部位之间产生电位差, 形成腐蚀电池, 这种电化学腐蚀是接地网腐蚀的主要形式。
(2) 电缆沟中接地带的腐蚀, 由于电缆沟经常积水, 而且不易蒸发, 致使比一般大气条件下有更严重的腐蚀。
(3) 引下线腐蚀。这是介于大气和土壤两种介质的一种腐蚀。由于大气介质与土壤介质电化学腐蚀机理和土壤表层结构组成的不均匀性, 使得引下线的腐蚀比主接地网更加严重, 而且构件数量多, 施工任务重, 因此接地引下线的腐蚀就成为接地工程中值得重视的问题。
2 接地网的防腐措施
(1) 采用降阻防腐剂。降阻防腐剂与铁表面发生化学反应, 生成一层密实而坚固的氧化膜, 故不易腐蚀。采用导电涂料能降低电阻值, 而且能使接地网的接地电阻变化平稳。还可采用特殊的防腐措施, 如在接地体周围尤其在拐弯处加适当的石灰, 提高pH值, 在接地引下线近地面10～20 cm处最容易腐蚀, 也可在这些部位涂抹沥青以防腐。
(2) 采用无腐蚀性或腐蚀性小的回填土, 并避免使用施工残物回填, 尽量减少导致腐蚀的因素。回填土分层夯实, 使土壤与接地体接触紧密, 接地体腐蚀就会减小。
(3) 采用圆断面接地体, 最好采用镀锌的接地体。因为在相同截面积下, 圆钢的表面积要小于扁钢, 与土壤接触的面积小。
(4) 改变接地体周围的介质, 其具体做法是用低强度素混凝土将扁铁浇注到电缆沟的壁内。由于低强度素混凝土是一种多孔体, 地中或电缆沟内湿空气的水分进入其中后即变为强碱性, 表面会形成一层氧化膜, 它能有效地抑制钢的腐蚀。
接地网防蚀材料性能分析 篇10
1) 微电池腐蚀。不同的金属材料拥有不同的电极电位, Fe为负电性金属, 相比较C的电极电位而言, Fe的电极电位略低, 当Fe与C共同存在于同一介质溶液中时就会产生电位差, 一旦出现闭合环路, 就会有离子交换电流通过, 进而产生腐蚀现象。若将含有杂质C的钢材接地网埋设在土壤中, 并且土壤含水丰富, 那么就相当于将Fe和C置于同一溶液中, 而钢材本身成为了Fe和C电极的连接导体, 为微电池腐蚀创造了必备条件。具体可分为以下两种状况:一种是在电化学腐蚀中, Fe失去电子成为Fe2+, 并且向C阴极移动。土壤中的水与氧发生反应产生 (OH) -向Fe2+移动, 与Fe2+发生反应生成Fe (OH) 2, 沉积为铁锈, 对接地网钢材的截面产生了锈蚀作用, 严重时甚至会出现断裂现象。2) 宏电池腐蚀。宏电池腐蚀是指在变电站接地网处于两种不同介质的情况下, 因不同介质的金属离子活度不同, 使得两处接地网的平衡电极电位也存在明显差异, 进而会产生电池腐蚀, 最终造成接地网腐蚀。这种腐蚀现象经常发生在不同介质交界面处的地网部分, 如设备支架接地线靠近地面的部分极易受到腐蚀作用而引发断裂问题。
2 接地网防腐蚀材料的性能研究
1) 防腐蚀材料的技术性比较。a.抗腐蚀性。铜绿是铜氧化之后其表面生成的一种附着物, 它对铜的内部具有较好的保护作用, 能够有效阻断腐蚀的形成。相关实验研究结果表明, 铜材一般都是逐层腐蚀的。虽然镀锌层也具有一定的抗腐蚀性, 但最高的有效年限约为10年左右, 此后钢材便会出现腐蚀。钢接地体在腐蚀过程中, 会出现点蚀的现象, 其腐蚀速度约为均匀腐蚀速度的4~60倍左右, 由于这种情况的存在, 从而导致了不能凭借增大钢接地体截面积的方法延长其使用寿命。b.连接方式。想要确保接地网的运行安全、稳定、可靠, 就必须选择最为正确的连接方式。现阶段, 钢接地体间一般采用的都是电弧焊连接, 相关试验结果表明, 高温电弧会对钢接地体接头部位的镀锌层造成一定程度的破坏, 由此可能会导致点蚀的情况发生, 这严重影响了接地体的使用寿命。而铜接地体主要采用的连接方式为放热焊, 该方法是利用活性较强的铝将氧化铜还原, 整个过程所需的时间相对较短, 反应时产生的热量能够使焊接导线端部融化, 并形成永久性的分子合成。2) 镀铜钢绞线热稳定系数的确定。相关规范标准中给出了钢和铜的C值, 分别为70和210, 但规范中却并未给出镀铜钢绞线的C值, 故此可通过相关公式对其C值进行推导。
按照IEEEstd80中的相关规定, 接地线的最小截面积要求如下:
由式1) 可得出下式:
根据DL/T621中的有关规定, 接地线的最小截面积要求如下:
设S=A, 则可获得下式:
在式4) 中, Ig的单位为安培, I的单位为千安培。Ig=I*103安培。
设 , 则可将式4) 简化为:
由此可得C=10K, 即:
带入相关数值后可得:C=10·姨309.76=10×17.6≈176
按照上述推导过程, 可求得镀锌钢的C值为:
而纯铜的C值为:C=10×21.6=216≈210
由上述计算可知, 镀锌钢与纯铜新的热稳定系数分别为70和210, 这与规范中给出的数值相符, 这样便可推导出30%导电率的镀铜钢绞线的热稳定系数为176。同时, 按照我国现行的GB50065-2011规范标准中的相关规定, 并综合考虑IEEE的技术要求, 镀铜钢绞线的C值可以取155。3) 截面积的选择。按照上文中的分析可知, 钢接地体、镀铜钢绞线以及纯铜的热稳定系数分别为70、155、210, 以此作为基础数据, 在结合电流与短路时间的长短, 便可计算出同等条件下, 不同接地网材料所需的截面积。根据相关计算得出如下结果:采用纯铜作为接地网材料时, 主接地网的水平接地体截面积为95平方毫米的裸铜绞线, 220k V侧接地引下线可以选用截面积为95平方毫米的铜绞线, 110k V侧则可选用150平方毫米的铜绞线, 35k V为120平方毫米。4) 接地网抗腐蚀材料的经济性比较。以220k V变电站为例, 采用钢接地体进行接地网设计时, 所需的材料如下:5#热镀锌角钢160根, 热镀锌扁钢510m, 焊接点684个;采用铜接地体进行接地网设计时, 需要紫铜棒160根, 截面积为95平方毫米的铜绞线2780m, 焊接接头684个, 铜鼻子450个;采用镀铜刚接地体进行接地网设计时, 需要直径20mm的镀铜钢接地体160根, 截面积为150平方毫米的镀铜钢绞线3980m, 焊接点及铜鼻子的个数与铜接地体相等。经过相关计算可求出不同材质的工程费用, 其中镀锌扁钢接地的费用最低仅为49.28万元, 纯铜最高约为83.96万元, 镀铜钢绞线则为74.45万元。虽然镀锌材质的费用最低, 但从技术性方面考虑, 它的使用年限较低, 综合利用效率不高, 而纯铜成本较高, 故此, 可以选用镀铜钢绞线作为接地网的主要材料, 这不但能够满足抗腐蚀要求, 有能节约工程成本, 还可以保证使用寿命。
3 结论
综上所述, 本文从技术性和经济性两个方面对镀锌、纯铜和镀铜三种材料进行比较分析, 结果表明, 以镀铜钢绞线作为接地网材料不但能够满足抗腐蚀性的要求, 而且工程成本比较适中, 最为重要的是能够确保接地网的使用寿命。故此, 建议在变电站接地网的建设过程中, 尽可能选用镀铜钢绞线。
摘要：本文首先从微电池和宏电池两个方面分析了接地网的腐蚀机理, 并在此基础上对接地网防腐蚀材料的性能进行研究。期望通过本文的研究能够对接地网设计过程中合理选择材料有所帮助。
关键词：接地网,腐蚀,防腐蚀材料
参考文献
[1]谭铮辉.直流杂散电流对不同含水率土壤中接地网材料腐蚀特性的影响[J].腐蚀科学与防护技术, 2013.