镀铜接地线（精选4篇）
镀铜接地线 篇1
摘要：针对沿海地区的输电线路容易发生腐蚀问题, 诸多学者提出一种采用镀铜材料为基础装置的防腐蚀方法。现阶段我国已经把铜材料应用于生产实践中, 实践证明铜材料与传统材料在输电线路防雷接地中的各项指标存在显著差异, 研究发现铜材料是最佳的电阻材料, 能够有效减少由于雷击而产生的电路故障问题。笔者将根据相关工作经验, 分析铜材料在输电线路防雷接地中的应用效果, 为电力系统的安全运作提供可靠的保证。
关键词：铜材料,输电线路,防雷接地,应用效果
从现阶段的发展来看, 经济的发展离不开电力系统的支持, 随着电网规模的不断扩大, 输电线路运行的里程也逐渐拉长, 供电范围也逐渐变广, 输电容量持续增加。由于我国各个地质之间的地质条件不一, 气候环境相差极大, 而沿海地区盐碱成分较多, 导致线路受腐蚀严重, 尤其是接地网连接部分, 特别是遇到雷电时, 防雷接地对输电线路的安全稳定有着极其重要的作用。接地网设计中, 为了达到电阻运行要求, 对接地材料导电要求越来越高。若不及时对接地网材料进行升级处理, 造成的雷击事故将越来越多, 对电网的安全运行造成很大负面影响。
1接地系统概述
良好的接地网电阻应该维持在最小, 只有接地的电阻越小, 雷击电流才能够安全通过接地网流入大地中。以GB562255-2012标准为例, 对接地电阻有相应的要求, 将供电公司运行的接地网项目传统角钢 (热镀锌钢接地棒) 与GALMAR镀铜接地棒进行比较不难发现, GALMAR镀铜接地棒的抗腐蚀性能、硬度与钢层厚度等均强于热镀锌钢接地棒, GALMAR镀铜接地棒的使用成本也更低。简而言之, GALMAR镀铜接地棒更能够更满足客户的需求, 经济价值更高。
2传统镀锌接地网存在的问题
相关研究资料显示, 我国接地网普遍存在腐蚀问题, 接地网的电阻随着时间的延长而增大, 接地电阻一旦变大就不能够满足其基本运行需求。以某检修公司的600k V输电线路为例不难发现传统镀锌接地网的接地电阻导电率平均为9.21%, 当输电线路受到雷电冲击时, 有高频电流通过接地棒, 而此时的传统镀锌接棒会因为电阻过高而出现线路跳闸问题。雷击所造成的短路问题发生时, 由于冲击电流所带来的电弧作用点很小, 因此温度很难升高, 普遍高达420°以上, 超过了传统镀锌接地网所允许的最高温度。传统镀锌接地网的施工过程中, 一般采用的是电焊工艺, 此种工艺手法存在缺陷, 加大了电阻过高的几率。传统镀锌接地网在土壤中会受到化学腐蚀作用, 影响其电气性能, 在很大程度上提高了接地网的电阻值, 因此影响了输电线路的防雷能力。从上述研究角度来看, 采用传统镀锌接地棒存在电阻增大问题, 不利于对传统镀锌接地网进行升级, 雷击所造成的安全事故将会不断增多。
3新型镀铜接地棒的提出
3.1镀铜接地棒的性能分析
铜是一种较好的导电体, 铜材料的导电率能够达到100.00%。采用铜材料的接地电阻导电率达到21.2%, 采用锌钢的接地电阻导电率达到9.21%, 因此铜材料的导电性能远远高于锌钢。当遇到雷击情况时, 采用镀铜接地棒的冲击接地电阻性能比采用镀锌钢更为理想。通过耐腐蚀性试验不难发现, 铜在土壤中的耐腐蚀性是锌钢的20倍~50倍, 与此同时还能够保持较为稳定的电气性能, 由于铜在表面生成附着性较强的氧化铜, 因此会产生相应的保护作用, 阻断化学物质的腐蚀。一些新型的镀铜接地棒技术能够具有一定的柔软度, 穿管也较为方便, 镀铜具有高机械强度作用, 长度一般为29.8m/卷, 质量为29.5kg, 既有超强的电气性能, 又具有超强的防腐蚀性能。
3.2镀铜接地棒连接方式优化设计
由于镀锌铜接地棒在焊接过程中使得焊点内部无杂质, 保证焊点为纯铜, 接头电阻与导体电阻保持高度一致。新型垂直接地采用镀铜接地棒, 其接地长度可以无限加长, 且按照国家相关标准来看, 单点垂直接地棒的电阻能够通过加大垂直接地深度而降低。在实际应用过程中, 新型镀铜钢接地棒前端配有尖头, 无需在开挖地表的情况下进行微创式安装。施工中只要增加垂直接地长度便可以达到降低电阻的目的, 焊接的效果也较为理想。
4应用效果
4.1镀铜接地棒接地效果分析
某电力公司运行的600kv电路线位于某沿海地区, 接地线受到盐碱的严重腐蚀, 接地体钢筋直径减小, 腐蚀断开现象较为严重, 此地段在原有的设计中采用的工频电阻为13Ω, 经过长时间的运行之后, 接地网腐蚀较为严重, 接地状况需要改善。此次项目选择N65-N120区段杆塔接地进行改造和验收, 另外, 由于该地段的接地电阻率测试结果小于3Ω, 在同一地段土壤的性质相同以及同样天气良好的情况下, 可以忽略土壤电阻率。经过实践研究不难发现, 经过改造后, 此地区线路运行状况良好, 接地性能较为稳定可靠。
4.2镀铜接地棒使用效益比较
根据现阶段的市场价格, 镀锌钢初次投入的成本虽然较低, 但是整个设备的加工费用比较高。纯铜的耐腐蚀性能较强, 价格是传统锌钢的3倍之多, 尤其是对于600kv输电线路接地系统而言, 新型镀铜材料的施工费用相比起传统的镀锌钢费用增加不到五分之一。举例来说, 镀锌钢施工费用为5000元/基, 需要每10年更换一次, 费用为500元/年;镀铜材料则需要30年更换一次, 费用为4600元/基, 为传统锌钢材料的三分之一。
5结语
使用镀铜材料对传统的镀锌接地棒所组成的接地网进行更换与改造, 将其应用在600kv的输电线路防雷接地网中, 运行后的实验结果表示, 镀铜层所组成的接地棒耐腐性较好。
参考文献
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镀铜接地线 篇2
本报告从技术角度比较分析了镀铜接地网和钢接地网的特点。
1 技术比较
1.1 性能比较
分别从导电性、热稳定性、耐腐蚀性等方面比较铜接地体与热镀锌钢接地体的差异。
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)。若以铜的导电率为100%，标准1020钢的导电率仅为10.8%，因此铜的导电率是钢的10倍左右。而30%导电率镀铜钢线导电率为30%,40%导电率镀铜钢线导电率为40%，均远较钢接地体好。尤其是在集肤效应下，高频时镀铜钢绞线导电性能远远优于钢材。即，铜接地体导电性能较钢接地体好。
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℃。因此，接地体截面相同时，铜材热稳定性较好。同等热稳定校验条件下，钢接地体所需的截面积为铜材的3倍，是30%镀铜钢绞线的2.5倍，是40%镀铜钢绞线的2.8倍。
1.1.3 耐腐性
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。铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/10～1/50，而且电气性能和物理性能稳定。
铜的表面会产生附着性极强的氧化物(铜绿)，对内部的铜有很好的保护作用，阻断腐蚀的形成。钢材是逐层腐蚀，镀锌层具有一定的抗腐蚀性，但是作用非常的有限。
钢接地体接头和钢接地体本身在腐蚀的过程中会出现点腐蚀情况，钢材点腐蚀的速度是均匀腐蚀速度的4～60倍，正是由于点腐蚀的存在，所以无法通过增加钢接地截面积的方式来增加其使用年限;铜不存在点蚀情况，寿命较长。
可见，铜接地体的耐腐性显著优于钢接地体。
1.1.4 镀铜接地体施工方便
水平主网采用镀铜钢绞线，由于镀铜钢绞线柔性好，允许的弯度半径小，所以拐弯方便，穿管容易。镀铜钢线的高机械强度，使其能够成卷供货，便于机械化施工。搭接处采用放热焊接，操作方便，加快施工进度，节省人工费用，简化施工工艺，更重要的是保证了镀铜钢接地网的连接质量。
综上所述，镀铜钢接地体与热镀锌钢接地体相比，镀铜钢接地体在导电性能、热稳定性能、耐腐蚀性、接点焊接质量和施工便利方面有显著的优越性。
1.2 接地体连接方式
变电所的接地网金属导体存在着大量的连接，只有可靠的、牢固的连接才能保证接地网的运行可靠性。
1.2.1 钢接地体的连接方式
目前，钢接地体之间的连接均为传统的电弧焊接方式，高温电弧会破坏接地体接头部位的镀锌层，有可能导致点腐蚀的出现，严重影响接地体的寿命。此外，电弧焊接连接不是真正的分子性连接，焊接点对于接地体的导电性能也有影响。
由于以下原因，所以钢接地体的连接不宜采用放热焊接方式。
1)大型、非标模具制造困难，造价高;2)焊药用量大;3)由于钢接地体本身防腐性能差，焊接质量的提高意义不大;4)焊接数量多，费用太高。
1.2.2 铜接地体的连接方式
目前铜接地体主要有以下两种种连接方式：
1)铜银焊连接法。扁铜条与扁铜条之间、扁铜条与裸铜绞线之问、裸铜绞线与裸铜绞线之间的连接都可以使用铜银焊连接法，常用的铜银焊接有乙炔焊、电弧焊等，但焊接都只是表面搭接，内部并没有熔合，接头不致密，性能只比压接和螺栓连接略好，焊接接头的性能还要取决于操作技术工的熟练程度，特别是铜焊，即使是持有特殊工种上岗证，也比较容易出现一些焊接缺陷，无法从表面观察合格与否。使用铜焊时，尤其是大截面导体的铜焊，对于现场的操作和施工环境有比较高的要求，但是电力工程接地系统都是在野外，施工环境恶劣，无法满足铜焊所需的焊接环境。基于以上原因，铜银焊连接法在电力工程接地系统实际施工中很少应用。
2)放热焊接连接法。放热焊接利用活性较强的铝把氧化铜还原，整个过程需时很短(仅数秒)，反应所产生的热量足以使被焊接的导线端部融化形成永久性的分子合成。铜基放热反应的一般公式是：
放热焊接接头的特性：
1)外形美观一致;
2)连接点为分子结合，没有接触面，更没有机械压力，因此，不会松弛和腐蚀;
3)具有较大的散热面积，通电流能力与原导体相同;
4)接头电阻低，能承受故障大电流冲击，不至熔断。
放热焊接可以完成各种导线间不同方式的连接，如直通型、丁字型、十字型等;还可以完成不同材质导线的连接。这种焊接方式操作简单、焊接速度快，而且接头的耐腐蚀性好、电阻低、连接可靠，在国际上获得了大规模的应用。
放热焊接的优点：
1)焊接方法简单，容易掌握;
2)无需外接电源或热源;
3)供焊接用的材料、工具很轻、搬动方便;
4)焊接速度快捷，节省人工;
5)从焊接头的外观上便能鉴定焊接的质量;
6)可用于焊接铜、铜合金、镀铜钢、各种合金钢，包括不锈钢及高阻加热热源材料。
在国外，放热焊接已通过UL标准严格论证，并被IEEEStd80大纲等规程中指定为接地导体的连接方式。
综上所述，放热焊接是铜接地体的理想连接方式，方便快捷的操作、优秀的焊接质量是其他连接方式不可实现的。正是因为具备这样可靠、牢固的连接方式，铜接地体的性能比钢接地体更胜一筹。
1.3 接地点布置
采用镀锌扁钢设计的接地网，考虑到扁钢会锈蚀，为保障可靠的接地，按《二十五项反措要求》：变压器中性点应采用双接地引下线、重要设备及设备构架宜采用双接地引下线，且应接入主接地网的不同网格。
采用镀铜接地网后，由于可以忽略接地引下线的腐蚀、增强了引下线的热稳定性，因此对于除变压器中性点以外的接地引下线建议选用单接地引下线，不仅能够满足接地可靠性要求，还能够降低投资。
1.4 综合比较
综上所述，变电所的镀铜接地网方案的技术性优于钢接地网方案。
2 结论
本报告从技术性方面对镀铜钢接地方案、钢接地方案进行比较、分析，通过相关研究得到以下结论：
镀铜地网相对于钢接地网的优点：
1)镀铜地网相对钢接地网具有：导电性能优、热稳定性能好、耐腐蚀能力强、施工方便、寿命长、投运后检验维护工作量少、无污染等优点。2)采用镀铜地网，设备引下线的截面仅为250mm2，水平接地体截面仅为150mm2;相对于采用镀锌扁钢的接地网，接地体的截面大为减小，使施工成本和施工难度大幅度降低，加快了工程建设周期;3)镀铜地网采用放热焊接，确保连接点为分子结合、无腐蚀、无松弛、导电能力和原导体保持一致。并且放热焊接操作简单快捷简单，焊点美观可靠，是真正可靠、牢固、永久的连接。4)镀铜钢绞线都可以成盘或成卷供应，仓促和运输方便，并且可以连续的铺设，导体间连接点更少。相对6米/根的扁钢接地体，施工的速度更快，连接点更少，地网系统更可靠、稳定。
镀铜接地线 篇3
一、新型接地装置简介
新工艺主要由镀铜钢棒+铜质连接头+镀锌引下线组成, 其具有施工方便、开挖土方少、降阻效果好及成本低等优点。此新工艺具有以下几个特点: (1) 地中深层接地电阻稳定, 不受季节变化; (2) 散流能力强, 特别是对高频雷电流作用明显; (3) 金属材料不易氧化。
二、杆塔接地装置的选取
杆塔接地装置的选取以110 k V开涤线#13塔接地装置的改造为例进行说明。
1.10 k V开涤线#13塔改造时的情况
(1) 铁塔侧面一边约4 m处有一河道, 另一边紧挨道路。
(2) 有一绿化带 (宽约5 m) 在铁塔中心经过。
(3) 原接地装置采用S2型闭环五极接地装置, 已经使用23年, 地网本身锈蚀严重, 接地电阻为无穷大。
2. 地网处的地质状况
在设计接地装置时, 首先应根据被改造地网所处地域的地质状况进行测试和研究判断。
(1) 土壤电阻率见表1。
(2) 接地装置形式的选取。常规的放射式地网埋深一般要求在0.6 m左右, 根据表1可知, 0.6 m深的土壤电阻率为1050Ω·m。应选用四角水平放射状地网, 见图1。
使用范围:土壤电阻率为1000~2000Ω·m的地区。
工频接地电阻 (随每根射线长度变化而变化) :一般在25Ω以下。
(3) 综合所有的因素对#13塔进行接地方式的选取研究判断。
3. 两种接地形式比较
(1) 四角放射接地形式
(1) 接地电阻。假设铺设的每根接地线的长度为60m。根据《交流电气装置的接地》附录D (D5) 铁塔接地电阻的简易计算:水平放射线 (n≤12, 每根长约60m) , R≈0.062×ρ/ (n+1.2) , 可求R≈0.062×1050/ (4+1.2) =12.5 (Ω) ﹤25Ω, 满足接地电阻的要求。
(2) 成本。四角各60 m的放射式地网造价约为1800元。
(3) 施工条件。但现场的实际情况不允许进行土方开挖, 因此常规接地形式在施工中不满足#13塔施工实际。
(2) 镀铜钢棒垂直接地形式
(1) 接地电阻。根据表1可以看出, 铁塔周边深层土壤的土质较好, 结合#13塔临近河流的情况, 初步判断深层土壤松软并且较为潮湿。适合垂直地网的打入。根据《交流电气装置的接地》附录D (D5) 铁塔接地电阻的简易计算:垂直接地电阻计算公式:R≈0.07×ρ, 应选取土壤电阻率较低的土层, 根据表1可知最佳打入的深度为9.6 m, 这时的土壤电阻率为110 (Ω·m) 。可求R≈0.07×110=7.7 (Ω) , 符合接地电阻的要求。
(2) 成本。根据网上查得的材料报价:镀铜钢棒 (￠14.2L=1.22 m) 为23.39元;连接头 (CR58) 为1元;焊药 (115PLUSF20) 约20元;1.5 m长的镀锌引下线约25元。根据在110 k V开涤线、开长线等线路安装的30基铁塔使用镀铜钢棒平均8.3根/基, 连接头7个/基, 焊药1.2个/基, 镀锌引下线1根/基。可估算出每副垂直地网的造价=8.3×23.39+7×1+1.2×20+25×1=250 (元) 。
(3) 施工条件。镀铜钢棒垂直接地装置施工时土方开挖少, 可以满足#13塔施工的要求。
(3) 综合比较见表2。
结论:采取镀铜垂直接地装置。
三、结论
新工艺主要由镀铜棒+铜质连接头+镀锌引下线组成, 其具有施工方便、开挖土方少、降阻效果好及成本低等优点。新工艺具有以下几个特点: (1) 地中深层接地电阻稳定, 不受季节变化; (2) 散流能力强, 特别是对高频雷电流作用明显; (3) 金属材料不易氧化。
采用镀铜钢棒垂直接地装置这种新工艺顺利解决了110 k V开涤线#13塔接地装置改造过程中遇到的开挖困难、影响交通、破坏绿化等问题。在110 k V开龙线#1、#10、#14~#21、#32~#34;110 k V开涤线#1~#17共30基铁塔的使用中体现了其相比常规接地装置所特有的优点:
(1) 解决了市区或繁忙地段等不便开挖的杆塔地网安装难题。
(2) 镀铜钢棒具有良好的防腐能力, 大大优于其他接地材质。
(3) 镀铜钢棒 (￠14.2×1.2m) 硬度好, 具有良好的穿透力。
(4) 减少了铁塔周边人为开挖或者翻土耕作造成的地网破坏。
(5) 杆塔位于水塘中间时, 能有效解决接地装置改造难的问题。
(6) 可以到达不同深度的土层, 借此可以利用土壤电阻率较低的土层。
(7) 降阻能力好。已经安装的30基铁塔使用镀铜钢棒平均8.3根/基, 接地电阻为5.19Ω/基。
(8) 这种新工艺开挖的土方极少, 对植被和环境的破坏减到很低。
镀铜接地线 篇4
笔者在糯扎渡送电广东±800 kV直流输电线路工程18标段施工过程中参与了新工艺镀铜接地线的施工。接地装置作为隐蔽工程容易被人忽视, 往往只注意最后的接地电阻的测量结果, 但线路在投运一段时间后, 由于腐蚀作用, 焊接接头、接地线都会生锈, 焊接接头因沉降土施压后经常会开断等。常规的接地线施工时不易控制, 这也是工程建设中的难点之一, 由广东省电力设计研究院设计的新工艺镀铜接地施工很好地解决了这个问题。本文将介绍镀铜接地装置施工技术在±800 kV直流输电线路工程中的应用。
1 施工流程
材料准备:焊接粉和点燃粉 (图1) 、一字型和T接型焊接磨具 (图2) 、点火器。
施工过程:
(1) 焊接磨具使用前必须保持干燥 (图3) , 一旦有水分就会对焊接粉造成影响, 焊接质量会下降或失败。
(2) 焊接处加工, 镀铜接地线对接处的接触面必须保持垂直状态 (图4) 。
(3) 接地线在焊接磨具里对接后, 必须固定好磨具 (图5) , 不然焊接粉烧后会从缝隙流出, 造成焊接失败。
(4) 顺序放入垫片、焊接粉和点燃粉后用点火器点燃 (图6~8) , 燃烧1~2 min后才能打开焊接磨具。焊接成型 (图9) 后把毛刺剔除。
(5) 对焊接磨具进行简单的清理, 由于燃烧过程产生的物体会粘在磨具上, 不清理对下次焊接有影响。
2 材料应用效益与性能
糯扎渡电站送电广东±800 kV直流输电工程18标段, 共156基铁塔。以山地和高山为主 (约占本标段的98%) , 地质主要为第四系覆盖土层, 83%以上的桩位土壤电阻率大于3 500 Ω·m。本工程接地体主要有两种, 一种为镀铜接地装置 (方框放射型) , 共4条射线, 每条60 m, 共240 m;另外一种为常用镀锌接地装置 (方框放射型) , 共6条射线, 每条80 m, 共480 m。再配合接地模块以达到降阻的目的。
从材质上比较, 镀铜钢抗腐蚀能力强, 适合在地质条件恶劣的环境中使用, 使用寿命为30年, 是镀锌钢的3倍。
从性能上比较, 镀铜钢的导电性能、热稳定性、耐腐蚀性、接地效果及电阻率压降都强过镀锌钢。
3 现场施工应用效果
从施工便利性比较, 由于镀铜钢柔性较镀锌钢好, 允许的弯度半径小, 所以拐弯方便, 能够更好地与基础面和塔材相贴。搭接处采用放热焊接, 携带施工工具少, 操作方便, 加快了施工进度, 简化了施工工艺, 更重要的是保证了接地网的连接质量。相对于镀锌钢采用传统的电焊焊接, 在高山地形施工时需要运输电焊机和平均30个接地模块, 其操作也方便, 但连接质量取决于焊工的技术水平, 易导致连接质量参差不齐。