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铜接地网在变电所中的应用 宁玉宝 卫银忠 （江苏省电力设计院，江苏，南京 210024） 【摘 要】通过对铜的性能分析，首先简要介绍了铜接地体的截面及连接方式选择，然后提出铜接地网实施的优化措施，并结合工程实践，通过铜接网及扁钢接地网的技术经济比较，提出铜接地网技术先进，可靠性高，经济上可行。 【关键词】铜接地网 选型 变电所 概述 随着电力系统的发展，对接地的要求也越来越高。长期、可靠、稳定的接地系统，是维持设备稳定运行、保证设备和人员安全的根本保障，接地系统长期安全可靠运行的关键在于选择品质好的接地材料和可靠的连接。 目前，江苏地区的变电所均使用镀锌扁钢作为接地材料，500kV及220kV变电所中的主接地网采用-60×8（截面480mm2）的镀锌扁钢，引下线采用-80×8（截面640 mm2）的镀锌扁钢。而北京、上海、浙江、山东等地区已开始选用热稳定性能好、导电性能强、耐腐性强的铜材做接地，其连接采用先进的放热熔接技术。在国外，铜材作为接地材料已有超过100年的历史，而且是唯一的选择。 性能介绍 与热镀锌钢接地体相比，铜接地体在导电性能、耐腐蚀性和施工便利方面有很大的优越性。 铜接地体导电性能好 铜和钢在20?C时的电阻率分别是17.24×10-6（Ω.mm）和138×10-6（Ω.mm），由此可见铜的导电率是钢的8倍。铜的熔点为1083?C，短路时最高允许温度为450?C，而钢的熔点为1510?C，短路时最高允许温度为400?C。从热稳定性上看，截面相同时，铜材较好。 铜的耐腐性强 接地体的腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀两种形式，在多数情况下，这两种腐蚀同时存在。接地体在地下的腐蚀速度受土壤的电阻率、含水量、含氧量、酸碱度、电解质、杂散电流及土壤的压实情况影响。 铜的表面会产生附着性极强的氧化物（铜绿），对内部的铜起了很好的保护作用，阻断了腐蚀的形成，对同在地下的其它金属（钢结构、水管、气管、电缆护套等），铜作为阴极不会受腐蚀，腐蚀的是后者。 钢材是逐层被腐蚀的，镀锌层有一定的抗腐蚀性，钢材经过热镀锌后的抗腐蚀能力提高1倍左右，但反而降低了导电性能，由于集肤效应对高频故障电流尤为明显。同时无法避免接头部位经过高温电弧焊接加工后的点腐蚀情况，一般只能保证10年。而铜腐蚀不存在点蚀情况，属表面均匀腐蚀，铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/5~1/10。铜接地网截面选择时可不再考虑腐蚀的影响。 铜接地网施工方便 由于铜导线柔性好，允许的弯度半径小，所以拐弯方便，穿管容易。铜导线的机械强度高，能成卷供货，便于机械化施工。由于采用放热焊接，操作方便，加快了施工进度，节省了人工费用，简化了施工工艺。更重要的是保证了铜接地网的连接质量。 我国变电所接地体之所以采用钢，其主要原因是当时我国由于自身铜储探明量的不足，为节约有色金属，在20世纪50～60年代曾提出“以钢代铜，以铝代铜”，所以一度大量选用钢材和铝材，这种做法一直得到很好的推广和认同。 设计选型 计算条件 计算用故障电流原则上应按变电所远景最大运行方式，站内发生接地故障时的故障电流，当系统情况不是十分明确时，根据江苏省电力公司有关文件，500kV系统单相接地短路电流按63kA设计，220kV单相接地短路电流按50kA设计。 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； —断路器失灵保护动作时间，s； —开关固有动作时间，s； 目前江苏省220kV系统线路保护配置基本采用“11，901”系列保护，各套装置均设有高频、距离和零序电流保护。距离保护和零序保护各有三段，后备保护为近后备。 根据系统保护整定时间，短路等效持续时间500kV系统建议取0.35秒，220kV系统取0.7秒。 截面选择 接地体热稳定校核中未考虑腐蚀时，变电所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5～10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。 流过接地引下线的短路电流稳定值和短路电流的等效持续时间在计算条件中已明确 由规程DL/T621－1997《交流电气装置的接地规程》附录C表C1查得铜的热稳定系数为210，则铜接地引下线的截面计算如下（单位：mm2）： 对500kV系统 对220kV系统 根据电缆厂提供的产品样本，一般选用的铜接地体规格有25mm2、50mm2、75mm2、95mm2、120mm2、150mm2、200mm2、240m