變電站接地方案
艾力高商貿（上海）****
2023年04月上海
目錄1. 概述 1
1.1 良好接地的必要條件 1
1.2 我國接地系統現狀 1
2. 技術比較 2
2.1 效能比較 2
2.2 接地體連線方式 4
2.3 施工難易度 7
2.4 接地效果 7
3. 接地方案 8
3.1 概述： 8
3.2 參考標準 8
3.3 技術要求： 8
3.4 地網分析： 8
3.5 設計引數： 9
3.6 方案設計： 9
3.7 接地電阻計算 11
3.8 接地導體熱穩定性計算 12
3.9 接觸電勢與跨步電勢的驗算 13
4. 材料選型: 15
5. 材料清單: 18
附件1鍍銅鋼棒接地極與傳統接地系統的效能**比 19
附件2國內市場各種焊接工藝比較 20
附件3國內市場各種接地極比較 22
良好的接地系統應具備以下兩個主要條件：
1、提供乙個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, 浪湧和故障電流就可越安全地消散到大地；過電壓值就越低。
2、接地導體應具有良好的防腐能力並能重複通過大的故障電流，接地系統的壽命應不小於地面主要裝置的壽命。一般至少要求30年以上壽命。長期、可靠、穩定的接地系統，是維持裝置穩定執行、保證裝置和人員安全的根本保障。
接地系統長期安全可靠執行的關鍵在於正確選擇合適的接地材料和可靠的連線。
目前我國傳統接地體大多採用鋼材質，其主要原因是我國的早期電力系統設計技術多借鑑前蘇聯相關技術，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。為節約有色金屬，在20世紀50～60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，而且被相關的國際標準（如：
ieee和iec）推薦為主要的接地材料。
目前，我國大部分地區仍然使用鍍鋅扁鋼作為接地材料，但幾十年的實踐證明鍍鋅鋼並不能解決接地裝置腐蝕問題，象華北電網天津北郊500kv變電站投運8年後開挖檢查發現，接地裝置腐蝕嚴重，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，北京房山變電站，大同二電廠等大型500kv變電站投運10-11年後，因腐蝕嚴重均重新更換了原鍍鋅鋼接地裝置。由於是重新鋪設接地裝置，恢復路面和綠化等工作花費了不少資金，因此整個改造工程比新建接地裝置所需費用增加很多。
我國解放前，曾大量採用銅質材料作為接地材料， 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，大量使用銅質材料接地裝置，如秦山核電站，連雲港核電站，無錫海力士半導體變電站，intel等。
目前銅材已經不再作為國家戰略物資，國家外匯儲備充沛，在上海成立了銅**交易所，可以很方便地購買銅。
而北京、上海、江蘇、浙江、山東、廣東、遼寧、天津等地區已開始選用熱穩定性能好、導電性能強、耐腐性強的銅材做接地，其連線採用先進的放熱焊接技術。
分別從導電性、熱穩定性、耐腐蝕性等方面比較銅接地體與熱鍍鋅鋼接地體的差異。
銅和鋼在20c時的電阻率分別是17.24×10-6（ω·mm）和138×10-6（ω·mm）。若以銅的導電率為100%， 標準1020鋼的導電率僅為10.
8%，因此銅的導電率是鋼的10倍左右。而30%導電率鍍銅鋼線導電率為30%，40%導電率鍍銅鋼線導電率為40%，均遠較鋼接地體好。尤其是在集膚效應下，高頻時鍍銅鋼絞線導電性能遠遠優於鋼材。
即，銅接地體導電性能較鋼接地體好。
銅的熔點為1083c，短路時最高允許溫度為450c；而鋼的熔點為1510c，短路時最高允許溫度為400c。因此，接地體截面相同時，銅材熱穩定性較好。同等熱穩定性能時，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。
接地體的腐蝕主要有化學腐蝕和電化學腐蝕兩種形式，在多數情況下，這兩種腐蝕同時存在。銅在土壤中的腐蝕速度大約是鋼材的1/10~1/50， 是鍍鋅鋼的耐腐蝕性的3倍以上，而且電氣效能穩定。
銅的表面會產生附著性極強的氧化物（銅綠），能夠對內部的銅起很好的保護作用，阻斷腐蝕的形成。當銅與其它金屬（鋼結構、水管、氣管、電纜護套等）共存地下時，銅作為陰極不會受腐蝕，腐蝕的是後者。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過高溫電弧焊接加工後會出現點腐蝕情況，一般最多只能保證10年。而銅腐蝕不存在點蝕情況，壽命較長。
可見，銅接地體的耐腐性顯著優於鋼接地體。
目前我國變電所接地系統均存在不同的腐蝕問題，特別是有些執行十年以上的變電所腐蝕相當嚴重。儘管在設計時各設計人員已通過增大接地極截面來考慮30年的防腐問題，在實際執行中也採用部分開挖和測量接地電阻等方法來檢測腐蝕問題。但由於實際腐蝕情況更嚴重，以及鋼與銅的腐蝕機理不同，實施效果不太理想。
以下是執行兩年後開挖的鋼接地的**，區域性已經嚴重腐蝕斷裂。
以下是現場埋置八年後的鍍鋅鋼試片，在接地網有洩流電流的電解腐蝕時，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的防蝕效能。
一般情況下，在測量接地電阻時，很難發現接地網腐蝕問題。一旦通過大的故障電流，由於截面太小，容易熔斷，從而導致故障電流不能通過接地網順利洩到大地，從而導致地電位公升高，而出現「反擊」現象，對直流，保護，通訊，訊號等二次裝置和低壓系統故障和損壞，甚至損壞變壓器等重要裝置。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，銅接地體在導電性能、熱穩定性能、耐腐蝕性方面有顯著的優越性。
變電所的接地網金屬導體存在著大量的連線，只有可靠的、牢固的連線才能保證接地網的執行可靠性。
目前，鋼接地體之間的連線均為傳統的電弧焊接方式，高溫電弧會破壞接地體接頭部位的鍍鋅層，有可能導致點腐蝕的出現，嚴重影響接地體的壽命。此外，電弧焊接連線不是真正的分子性連線，焊接點對於接地體的導電性能也有影響。
對於鋼接地體能否採用放熱焊接接法，設計也作過研究與嘗試，由於鋼接地體設計截面過大，未能被採用，主要有以下原因：
（1）大型、非標模具製造困難，造價高；
（2）焊粉用量大；
（3）由於鋼接地體本身防腐效能差，焊接質量的提高意義不大；
（4）焊接點較多，費用太高。
目前銅接地體和銅鍍鋼接地體主要有以下四種連線方式：
（1）銅銀焊連線法
扁銅條與扁銅條之間、扁銅條與裸銅絞線之問、裸銅絞線與裸銅絞線之間的連線都可以使用銅銀焊連線法，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，內部並沒有熔合，接頭不緻密，效能只比壓接和螺栓連線略好，焊接接頭的效能還要取決於操作技術工的熟練程度，特別是銅焊，即使是持有特殊工種上崗證，也比較容易出現一些焊接缺陷，無法從表面觀察合格與否。並且，這種焊接是應用於純銅接地體之間的連線，不適合於鍍銅接地體的連線。基於以上原因，銅銀焊連線法在電力工程接地系統實際施工中很少應用。
（2）壓接線夾連線法
絞線與絞線之間的連線大多使用壓接線夾連線法。但這種方法比較適用於兩條絞線一對一連線，無法做好十字交叉連線。如要十字交叉，則要求有特殊十字接線線夾，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後，再使用螺栓連線法。
（3）螺栓連線法
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線還可用螺栓連線，該方法與壓接線夾連線法互為補充。但螺栓連線處的接觸標準應按現行國家標準《電氣裝置工程母線裝置施工及驗收規範》的規定處理。目前，壓接線夾法和螺栓連線法在施工現場應用最為廣泛，這和我國的電力施工技術工人的認識和訓練程度有著密切的關係。
（4）放熱焊接連線法
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2023年開發的，該工藝最早用於鐵路訊號線焊接。 艾力高公司為表彰卡特威爾博士（dr. charles cadwell）的貢獻，將該工藝的商標命名為cadweld。
目前數以千萬計的cadweld焊接在使用了五十多年後，效能依然良好。
放熱焊接利用活性較強的鋁把氧化銅還原，整個過程需時僅數秒，反應所放出的熱量足以使被焊接的導線端部融化形成永久性的分子合成。銅基放熱反應的一般公式是：
3cu2o+2al→al2o3+3cu+熱量（2735c）
放熱焊接的作業程式：
準備工作： 將導線和模具清理乾淨，再將模具用噴燈加熱以去除水分，然後把導線放入模具內，扣緊夾具以固定模具。
把杯狀焊藥放入模具內；
將電子控制器終端夾到點火條上；
蓋上蓋子持續按下電子控制器按鈕5秒後點火；
開啟模具並移去鋼杯，就可見焊接好的接頭。清除焊渣，等待下一次焊接。
放熱焊接接頭的特性：
外形美觀一致；
連線點為分子結合，沒有接觸面，更沒有機械壓力，因此，不會鬆弛和腐蝕；
具有較大的散熱面積，通電流能力與導體相同；
熔點與導體相同，能承受故障大電流衝擊，不至熔斷。
放熱焊接連線法可以完成各種導線間不同方式的連線，如直通型、丁字型、十字型等；還可以完成不同材質導線的連線，如普通鋼鐵、銅、鍍鋅鋼、銅鍍鋼等之間的連線；甚至可以實現導體間不同形狀的連線，如銅導線與銅鍍鋼接地棒的連線、銅導線與銅板的連線、銅導線與接地鍍鋅鋼管的連線、導線與鋼筋的連線以及導線與槽鋼的連線。這種方法接頭有著廣泛的連線方式，而且耐腐蝕性好卜接觸電阻低，已逐步得到推廣應用。
上海變電站防雷接地方案
110kv上海通用金橋新廠變電站工程 防雷接地施工方案 施工單位 上海鴻盛工程建設 年月日編寫審核 批准目錄 1 工程概況 2 編制依據 3 施工準備 4 施工程式 5 質量保證措施 6 應關注的質量問題 7 安全措施 8 強制性條文的執行 1 工程概況 本工程位於上海市浦東新區巨峰和金穗路交叉口,...
台江變電站接地網改造方案
110千伏台江變電站 接地網整改方案 批准 審查 校核 編寫 貴州泰銘電力實業 2011年10月 110千伏台江變電站接地網整改方案 概況 110千伏台江變電站位於台江縣城西部，距離台江縣城1公里。一期工程於1986年5月開工，1987年12月竣工投運 二期工程於2002年11月進行改造,2003年...
談變電站高壓線路防雷接地方法
關鍵詞 防雷接地高壓線路安全執行 在保障電力系統正常執行方面，接地裝置起到了不可替代的作用，對於我國來說，電力系統的重點是變電站以及35千伏以上的高壓線路，在這些重點環節中一旦發生雷擊，將造成不可想象的局面，所以要求變電站高壓線路防雷接地工作一定要安全可靠，而在變電站的系統中，接地阻值以及接地網路能...