镀铜钢接地在厦门地区110kV架空线路中的应用

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1、镀铜钢接地在厦门地区110kV架空线路中的应用　　【摘要】本文论述目前厦门110kV架空输电线路中广泛采用镀锌钢材接地的现状，以及采用镀锌钢接地所带来的主要问题。本文依托厦门区110kV天竺变进线工程，详细论述厦门地区采用镀铜钢为接地材料以及接地设计方案的优化。　　【关键词】镀铜钢接地；厦门地区应用　　0.引言　　厦门为沿海城市，气候温暖潮湿，盐雾污染腐蚀较大，电气工程接地装置腐蚀较为严重，厦门地区现有输电线路杆塔2304基，其中铁塔1819基，钢管杆428基，水泥杆57基，接地形式主要采用以镀锌钢为

2、主的水平接地体与角钢为主的垂直接地体相结合的型式。传统用的热镀锌钢腐蚀性差、寿命低，一般运行3-5年就需要开挖检修，在腐蚀性地区甚至3-5年就因腐蚀严重而全面更换。通过比较分析，镀铜钢作为接地材料，能够提高接地装置耐腐蚀性，提高接地装置的全寿命周期，并能减小接地电阻，提高线路耐雷水平。　　1.传统接地装置存在问题　　目前，厦门地区杆塔接地装置主要存在以下问题：镀锌角钢比较容易腐蚀，定期维修，增大维护成本。厦门为沿海城市，气候温暖潮湿，盐雾污染较大，据统计，厦门输电线路杆塔接地引下线运行5年左右，地表位

3、置处的钢筋就会锈断，入地部份的钢筋运行8年左右锈蚀程度也达70%，均须适时安排整体性更换大修。对一些杆塔进行测量时，接地电阻竟然无穷大，也就是说接地系统被完全腐烂中断，远远少于设计的30年寿命。　　经测算，厦门局2009年在接地装置方面投入的维护成本如下：　　（1）接地电阻测量：投入450工作日，90台班。　　（2）接地装置开挖检查：投入50工作日，10台班。　　（3）修复50基损坏的接地装置，发生费用约10万元。　　（4）60基杆塔接地装置周期更换大修，发生费用约48万元。　　由于镀锌钢接地材料的种

4、种缺点，以及近年接地网事故的不断增多，因此厦门地区工需要选用热稳定性能好、导电性能强、耐腐蚀强的接地材料以及选择土地使用面积小的接地装置方案。　　2.镀铜钢接地材料　　接地体材料的选择　　2.1导电性能　　在20度的温度下，铜的电阻率是17.24×10-6（欧?mm），钢的电阻率为138x10-6（欧?mm）。假设以铜的导电率为基准值1（即100%），则角钢和镀锌圆俐的导电率仅为8.6%，镀铜钢的导电率超过20%，而镀铜钢绞线的导电率为30%。在雷击电流等高频电流作用下，镀铜钢材质会产生集肤效应，导电

5、性接近与纯铜，远远高于钢接地体。另外铜相对与真空的磁导率是1，钢为636倍，通过雷击电流或故障电流时，铜导体的阻抗远小于钢接地体，冈此由阻抗导致的地电位升高而产生的绕击概率会大大减少。　　2.2热稳定性比较　　铜的熔点为1083度，短路时最高允许温度为450度；镀铜钢材熔点为1084度。短时允许温度为450度；而钢的熔点为15l0度，短路时最高允许温为400度。因此，接地体截面相同时，铜材料稳性较好。同等热稳定性能时，镀锌钢接地体所需截面积为铜材的3倍，是镀铜钢接地棒的2倍。　　2.3接地效果　　对接

6、地系统基本要求足满足接地电阻的指标。接地电阻具体来说，实质上包含三个部分：接地导本身电阻、导体和土壤的接触电阻以及十壤的散流电阻。其中土壤的散流电阻最为重要，它是接地阻的重要组成部分，这由土壤的电阻率决定。从理论上分析，加大垂直接地极深度可以减少土壤的散流电阻，从理论上分析，加大垂直接地极深度可以减少土壤的散流电阻，从而降低接地电阻。而增大垂直接地极直径来降低接地电阻效果并不明显。　　从物理过程上看，雷电流的幅值很大（从数十安到数百千安），同时，雷电流的等值频率很高。　　所以，对于同一接地装置，由于雷

7、电流的幅值大，会使地中的电流密度增大，从而提高了地中的电场强度，在接地体表面附近尤其厉害。当地中电场强度超过土壤的击穿耐电强度时，会发生局部火花放电，使土壤的电导增大，而电阻率下降。试验证明，在土壤电阻率为500欧?m，预放电时间为3―5s，土壤的击穿场强为6-12kV/cm。因此，同样的接地装置在幅值很高的雷电冲击电流作用下，其接地电阻要小于工频电流下的数值。这一现象称为火花效应。另一方面，雷击电流的等值频率很高，使接地体自身呈现出的电感特性，会阻碍雷击电流向接地体（主要是指较长的水平接地体）远端流

8、通，在接地体较长时，这种影响更是明显，从而使接地体得不到充分的利用，这样就使冲击电阻大于工频接地电阻。此现象称为电感效应。一般情况下，由于火花效应远大于电感效应，故a