变电站铜接地网与钢接地网的技术经济比较分析

镀铜钢、纯铜、镀锌钢、不锈钢接地系统性能比较表：一：耐腐蚀性：接地体的腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀两种形式，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。

1.关于镀锌钢材与镀铜钢材的对比镀锌扁钢的导电性及热稳定性均不及铜材。

铜材的导电性是钢材的9倍，特别是大电流的集肤效应，铜远远优于钢材。

在热稳定性方面，铜材是钢材的3倍以上。

而艾力高的镀铜钢绞线热稳定性能是钢材的2.5倍以上。

因此，选用铜材或铜镀钢材做接地导体，无论是在电气性能还是施工方面均比钢材要优异得多。

尤其是发生短路故障时，铜材能以六倍于钢材的泻流速度释放电流，从而大大避免了故障的进一步发生。

2：腐蚀速率比较：国际上对材料的耐蚀性按年腐蚀速率分为三类：第一类为完全耐蚀，其腐蚀速率小于0.1mm/a(毫米每年)，优质不锈钢属于此类材料；第二类为尚耐蚀，其腐蚀速率为0.1－1.0mm/a，属于一般不锈钢；第三类为不耐蚀，其腐蚀速率大于1.0mm/a；铜腐蚀速率呈逐年减小的趋势，最大年均腐蚀速率为1．05×103 mm／年（闰风洁，李辛庚，电力接地网腐蚀与防护技术的进展[J]，山东电力技术，007年第l期(总第153期) P9-13）所以在增加钢接地体截面来防止因腐蚀而导致的截面减少，无法承载接地短路电流时，应采用钢材的点腐蚀速率，通过美国联邦标准局（NBS）在1910年至1950年做的金属材料腐蚀性研究报告NO.579可知，国际标准认定的钢材平均点腐蚀速率0.43mm/年（如图所示），在钢材表面镀锌保护钢材的作用有限，国内热镀锌工艺处理的镀锌层厚度为0.05~0.06mm，锌在地下也发生点蚀，其平均点蚀速率约为0.065mm/年，因此锌层一年后腐蚀殆尽。

另外从该报告中可知，铜材没有点腐蚀的存在。

变电站接地设计问题分析摘要:变电站是电网连接的重要枢纽，接地网对保障变电站安全起着重要作用，作为隐蔽工程，接地网具有一次性建设、维护困难等特点，在设计过程中，要从接地电阻与短路电流的关系、接地装置的比选、接地网防腐措施、接触电势与跨步电压验算及合适的埋设深度等方面全面认识和把握接地问题，才能有力地保证变电站的接地安全。

关键字：变电站；设计；问题分析一、正确分析短路电流《交流电气装置的接地》（DL/T621—1997）中对接地电阻值有具体的规定，一般情况下R≤2000/I(Ω)，《电力工程电气设计手册》中规定通常不大于0.5Ω。

在高土壤电阻率地区，当要求接地装置做到规定的接地电阻在技术经济上很不合理时，大接地短路电流系统接地电阻可以为R≤5Ω，但应采取相应措施。

根据规程规定，主要是以发生接地故障时，接地电位的升高不超过2000V进行控制，其次以接地电阻不大于0.5Ω和5Ω进行要求。

接地的实质是发生接地短路时，故障点地电位的升高，起作用的是电位而不是电阻。

接地电阻是衡量地网合格的一个重要参数，但不是唯一的参数。

随着电力系统容量的不断增大，一般情况下单相短路电流值较大，从安全运行的角度出发，不管在什么情况下，都应该验算地网的接触电势和跨步电压，必要时应采取防止高电位外引的隔离措施。

当系统发生接地故障时，产生的接地短路电流经三种途径流入系统接地中性点。

其一，经架空地线—杆塔系统；其二，经设备接地引下线、地网流入本站内变压器中性点；其三，经地网入地后通过大地流回系统中性点。

所以，正确地考虑和计算各部分短路电流值，对合理地设计接地网有着很大的影响。

对于有效接地系统110kV以上变电站，线路架空地线都直接与变电站出线架构相连。

当发生接地短路时，很大一部分短路电流经架空地线系统分流，在计算时，应考虑该部分分流作用。

发生接地故障时，总的短路电流是一定的，增大架空地线的分流电流，入地短路电流就相应减小，因此，降低架空地线的阻抗也是接地设计时需要考虑的重要方面。

电力配电网防雷接地设计中的问题分析摘要：作为集中分配以及电能电压变换的主要场所，变电站同样也是维持电厂与电力系统正常运转的关键因素，不仅如此，变电站还包括电压转换与分配的主要任务，因此在工作开展过程中，若是变电站遭遇雷击现象，则不仅会给整个电厂带来经济损失，同时还可能引发一系列的安全问题，所以加强变电站配电系统的防雷工作是不可忽视的问题。

本文从变电站配电系统的接地与防雷内容进行分析，研究了变电站配电系统对接地设计的要求。

关键词：变电站；配电系统；防雷与接地现代的电力系统得到了快速的发展，在工程承建时，变电站配电系统通常由土建企业施工，那么就可能存在施工人员对防雷接地重视程度不足的问题，或是由于技术操作不规范而导致防雷接地施工的质量不合格，针对变电站配电系统的防雷与接地问题，技术人员应当寻求更有效的线路防雷保护措施，并对施工质量加以严格的要求，以保护变电站配电系统中的各项设备。

自然界中产生的雷电伴随着高电压，如果击中变电站配电系统，会瞬间释放大量的电荷，可能导致变电站配电系统瘫痪，或者损坏相关电气设备，将雷电以接地的方式进行引流，才使保护变电站配电系统的良策。

一、变电站配电系统的接地与防雷的相关内容1.接地电阻接地电阻的含义，主要是指当电流流经地面之后，流经点与某点间的物理层面的概念，也就是接地极与电位为零的远方接地极之间的欧姆定律电阻。

而在变电站配电系统中的防雷接地过程中检测电阻值时，假设雷电流在地下疏散40后电流值等于0，由于相关土壤结构的区别，导致其接地电阻值也产生不同。

2.接地种类大家常见的变电站配电系统中，其中的接地种类主要包括工作接地、雷电保护接地、过电压的保护接地以及防静电保护接地等。

其中工作接地主要是在电力系统的电气装置中，因为保护系统的正常运行而特地设置的接地现象；雷电保护接地是在雷电保护装置中设置向大地泄放雷电流的接地；而过电压保护接地，则可以消除雷击和过电压现象对周围产生的影响；防静电接地，可以很好的消除在生产过程中产生的静电，从而导致的接地现象。

ARC-W接地合金材料在渔光互补电站的应用摘要：论述了渔光互补光伏发电主接地选材（镀锌钢、ARC-W合金、覆铜钢、纯铜）的腐蚀性能和导通性能等综合性能对比，通过项目应用实例，得出综合技术经济比较。

关键词：ARC-W接地合金渔光互补电站应用1概述渔光互补光伏电站部署位置主要有水塘、小型湖泊、水库等区域。

然而，对于水上光伏电站的安全保障—接地系统，由于面积巨大、布置分散、联系松散、周边土壤电阻率不均匀等特点，传统接地材料的大电阻率对大型水上光伏接地网电阻率的影响非常大。

此外，耐腐蚀性能差的镀锌钢在普通土壤中用作接地材料，运行数年后，会出现材料腐蚀现象，在水体和盐渍土区域尤为突出。

因此，在设计与安装中，除了考虑接地干线主体材料自身电阻率所带来的影响，还需要考量选材的耐腐蚀性能。

2金属接地材料的适应性（1）要严格考量金属接地材料长期在潮湿环境中的可靠性、耐腐蚀性和使用寿命。

（2）水上作业很难大量使用重型机械等进行高效率施工，需要潜水或在船上的作业很多。

船上作业要考虑平衡性和安全性，也不能损坏水池堤坝等设施。

3金属接地材料综合性能对比注：①导电性能以纯铜导电率为基数。

可见：ARC接地合金材料采用耐腐蚀性能优异的铝为基材，通过添加少量的铜元素，改善材料表面氧化层的接地导通特性；添加微量稀土元素，改善合金长期耐蚀性和接地电气稳定性；并通过进一步的表面精细预氧化等处理工艺大幅度提高ARC接地合金的耐蚀性能。

此外鉴于铝合金的电化学特性，对于电力系统中的相连钢构件具有优良的保护作用。

4接地选材经济分析传统电力工程项目接地采用接地材料为镀锌钢、ARC-W合金、覆铜钢、纯铜，对这四种材料进行价格分析见下表。

接地材料考量单位表面积散流效果，因此在此我们比较材料的体积价格。

常用的四种接地材料的体积价格排序是纯铜>覆铜钢>ARC-W合金>镀锌钢。

纯铜的体积价格是镀锌钢的10倍，是ARC-W合金的4倍，是铜包钢的2倍。

变电上铜接地网与钢接地网的技术比较1.从技术角度比较分析铜接地网和钢接地网的特点铜、钢性能比较 :1.1导电性能铜和钢在20C时的电阻率分别是 17.24 X 10-6 （Q • mm和138X 10-6 （Q • mm,因此铜的导电率是钢的 8倍。

1.2热稳定性铜的熔点为1083C,短路时最高允许温度为 450C;而钢的熔点为1510C，短路时最高允许温度为 400C。

因此，接地体截面相同时，铜材热稳定性较好。

同等热稳定性能时，钢接地体所需的截面积为铜材的三倍。

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 ，是镀锌钢的耐腐蚀性的 3 倍以上，而且电气性能稳定。

铜的表面会产生附着性极强的氧化物（铜绿），能够对内部的铜起很好的保护作用，阻断腐蚀的形成。

当铜与其它金属（钢结构、水管、气管、电缆护套等）共存地下时，铜作为阴极不会受腐蚀，腐蚀的是后者。

钢材是逐层腐蚀，镀锌层具有一定的抗腐蚀性。

钢接地体接头部位经过高温电弧焊接加工后会出现点腐蚀情况，一般最多只能保证 10 年。

而铜腐蚀不存在点蚀情况，寿命较长。

2．接地体截面选择比较一般的500kV及220kV变电所中的主接地网和接地引下线都采用50X 5 （截面250mm2的镀锌扁钢。

忽略腐蚀的影响对铜接地体进行热稳定校验时，铜接地引下线的最小截面应满足下式：S式中：S—接地引下线的最小截面，mm2I —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）；t —短路电流的等效持续时间，s ；C—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。

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， 220kV 单相接地短路电流按 50kA 设计。

变电站接地装置材料的选择摘要：接地是变电站不可缺少的电气安全技术，接地是否合理，不仅影响电力系统的正常运行，而且也影响电气设备和人身的安全。

关键词：变电站；接地装置；选择引言接地网是变电站不可缺少的重要组成部分，变电站的接地直接关系到电气设备的安全和人身安全。

随着城市建设的飞速发展，变电站需求数量也随之增加。

电力系统容量迅速扩大，而由于城市的土地供应相对稀缺，要求新建变电站工程尽量压缩占地面积。

故在新建变电站工程的设计中，如何设置接地网、减缓接地网的快速腐蚀对保证电力系统正常运行具有至关重要的作用。

1、项目概况110kV 某变电站终期规模 3×50MVA，110kV 侧采用扩大内桥接线，中性点直接接地，3 回 110kV 架空进线，10kV 采用单母线 4 分段接线，共 36回馈线。

经计算流经接地装置的最大接地短路电流Ig为 2.65KA。

根据地勘报告结果，场地浅层平均土壤电阻率ρ按50Ω.m 估算，场地地下水对接地体具有弱腐蚀性。

本文通过接地电阻的计算，结合变电站实际情况，通过对变电所接地材料全寿命周期理念分析以及防腐蚀特性分析，合理选择接地材料，并采取一定的防腐蚀措施。

2、接地网接地电阻计算根据《交流电气装置的接地设计规范》（GB/T50065-2011）附录 A.0.4，复合网的接地电阻采用以下简易计算式计算：=0.46Ω（1）ρ-土壤电阻率（Ω.m）S-接地网的总面积（m2）经过计算，110kV某变电站最大入地短路电流为 2.65kA，接地网地电位升高值为 1219V，能够满足《交流电气装置的接地设计规范》GB/T50065-2011）第4.2.1 条规定。

3、以镀锌扁钢、角钢为主要接地体的接地网当前在很多地区，变电站接地网大部分仍采用以热镀锌扁钢、角钢为主要接地体，以普通电焊为主要联结方法。

该类型地网材料费较低但腐蚀较快。

根据热稳定条件，未考虑腐蚀时，接地线的最小截面应符合下式要求（2）式中热稳定系数 C 取 70（钢），te 取 0.6s，计算所得接地体最小截面为 29.3 mm2。

ANZHUANG2024年第1期62郑志涛1，2 沈文兵1，2 邓红亮1，2 章程1 李昕1，2 谢福美1（1.中国建筑第五工程局有限公司 长沙 410000；2.中建五局第二建设有限公司 合肥 230000）摘 要：针对某聚变设施园区土壤结构差别大、电阻率各不相同、厂房接地电阻难以满足相关规范要求等关键问题，建立园区内部重点区域三维电磁瞬态计算模型，分析接地网工频接地电阻、跨步电压和接触电压等安全性指标受接地导体影响因素的影响规律，进行厂房钢铜组合接地技术研究。

结果表明：钢铜复合式接地装置按照一字型埋设10m降阻效率可达41.7%，该新型高效防雷接地技术可降低科研厂房精密装置因雷电导致的安全事故发生率，且具有优异的防腐蚀作用，增加使用寿命同时降低成本。

关键词：聚变设施厂房 仿真模型 接地体 钢铜组合中图分类号：TU745.7 文献标识码：B 文章编号：1002-3607（2024）01-0062-03聚变设施厂房钢铜组合接地技术聚变设施厂房建设是落实国家科技强国战略，实现能源技术革命创新行动计划的发展目标的重要举措，有利于我国未来自主建设聚变堆的前瞻性基础研究能力的迅速提升和引领性原创成果的实现，厂房安全是各聚变设施高质量运行的重要保障[1-2]。

相关研究表明，雷击破坏是影响厂房安全的主要因素，而解决防雷问题关键在于接地工艺和接地材料的选择。

单一金属最大的问题是接地材料容易腐蚀，闫风洁等[3]研究了纯铜材料在碱性土壤中的腐蚀行为，结果表明在碱性土壤中纯铜具有明显的钝化特征，可以对基体金属起到良好的保护作用。

朱亦晨等[4]研究了碳钢、镀锌钢、纯铜三种接地材料在饱和酸性土壤中的电化学腐蚀行为，表明随着腐蚀时间的延长，碳钢和镀锌钢腐蚀速率降低，纯铜腐蚀速率增大。

李景禄等[5]分析和探讨了降阻剂在实际工程使用中降阻稳定性、使用寿命、腐蚀钢接地体等问题，认为实际应用中既有降阻剂本身的质量问题，又有使用不当的问题。

接地试卷1(总分：55.00，做题时间：90分钟)一、单项选择题(总题数：21，分数：33.00)1.接地装置的接地电阻不符合式R≤要求时，可以通过技术经济比较增大接地电阻，但是不得大于( )。

（分数：1.00）A.5Ω（正确答案）B.8ΩC.10ΩD.12Ω解析：2.工作接地是指( )。

（分数：1.00）A.在电气设备检修时，工人采取的临时接地B.在电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地（正确答案）C.电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备安全而设的接地D.为防止静电对易燃油、天然气蓄罐和管道等的危险作用而设的接地解析：3.接地装置是指( )。

（分数：1.00）A.埋入地中并直接与大地接触的金属导体B.电气装置、设施的接地端子与接地极网连接用的金属导电部分C.垂直接地极D.A与B的总和（正确答案）解析：4.接地电阻是指( )。

（分数：1.00）A.接地极或自然接地极的对地电阻B.接地网的对地电阻C.接地装置的对地电阻D.接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和（正确答案）解析：5.对于装有消弧线圈的变电所电气装置的接地装置，计算电流等于接在同一接地装置中同一系统各消弧线圈额定电流综合的( )。

（分数：1.00）A.1.25倍（正确答案）B.1.5倍C.1.75倍D.2.0倍解析：6.跨步电位差是指( )。

（分数：1.00）A.接地短路电流流过接地装置时，地面上水平距离0.8m的两点间的电位差B （正确答案）B.接地短路电流流过接地装置时，接地网外的地面上水平距离0.8m 处对接地网边沿接地极的电位差C.接地短路电流流过接地装置时，人体两脚间的电位差D.接地短路电流流过接地装置，且人体跨于接地网外与接地网间时两脚间的电位差解析：7.架空线路杆塔保护接地的接地电阻不宜大于( )。

（分数：1.00）A.2011B.258C.30Ω（正确答案）D.35Ω解析：8.接地有很多种，不属于按用途分的接地是( )。

2021年注册电气工程师（发输变电）《专业知识考试（下）》真题及详解一、单项选择题（共40题，每题1分，每题的备选项中只有1个最符合题意）1．若建筑物内电气装置采用保护总等电位联结系统，则金属送风管与总接地母线之间连接的导体称为下列哪一项？（）A．接地导体B．保护导体C．辅助联结导体D．保护联结导体答案：D解析：根据《交流电气装置的接地设计规范》（GB/T 50065—2011）第7.2.10条规定，低压电气装置采用接地故障保护时，建筑物内电气装置应采用保护总等电位联结系统，并应符合本规范附录H（低压接地配置、保护导体和保护联结导体）的有关规定。

金属送风管与总接地母线之间连接的导体为保护联结导体。

2．某垃圾电厂设置1台35MW汽轮发电机组，采用发电机变压器单元接线，接入35kV系统，设置发电机断路器（以下简称GCB），厂用电源由GCB和主变低压侧之间引接，则发电机的额定电压宜采用下列哪项值？（）A．3.15kVB．6.3kVC．10.5kVD．13.8kV答案：B解析：根据《小型火力发电厂设计规范》（GB 50049—2011）第17.2.1条规定，发电机的额定电压应符合下列规定：①当有发电机电压直配线时，应根据地区电力网的需要采用6.3kV或10.5kV。

②50MW级及以下发电机与变压器为单元连接且有厂用分支引出时，宜采用6.3kV。

3．对于安装在环境空气温度50℃的35kV开关，其外绝缘在干燥状态下的相对地额定短时工频试验电压应取下列哪项值？（）A．95kVB．98kVC．118kVD．185kV答案：B解析：根据《绝缘配合第1部分：定义、原则和规则》（GB 311.1—2012）表2中注C：该栏斜线上之数据为设备外绝缘在湿状态下之耐受电压（或称为湿耐受电压）；该栏斜线下之数据为设备外绝缘在干燥状态下之耐受电压（或称为干耐受电压）。

在分号“；”之后的数据仅用于变压器类设备的内绝缘。

故取95kV。

变电站接地网材料选型与接地参数计算摘要：变电站接地系统是保障变电站安全稳定运行的重要组成部分，其中接地网在系统中扮演着至关重要的角色。

接地网材料选型和接地参数计算是设计与建设接地系统的关键步骤。

合适的材料选择和合理的参数计算能够确保接地系统的性能和可靠性，提供有效的人身安全防护、设备保护和供电质量保证。

基于此，本文章对变电站接地网材料选型与接地参数计算进行探讨，以供参考。

关键词：变电站；接地网材料选型；接地参数计算引言变电站接地系统在变电站的正常运行过程中起着不可忽视的重要作用。

它不仅保障了人身安全，还保护了设备、维护了供电质量和电力系统的稳定运行，同时有助于环境保护和电磁兼容。

因此，在变电站的设计、建造和运维过程中，必须高度重视接地系统的设计和工作，确保其正常运行和有效保护各种设备和人员的安全。

1变电站接地系统的重要性1.1接地系统能够保障人身安全变电站内存在大量的高压设备和电力设施，如发电机、变压器和断路器等，这些设备潜在的危险需要得到有效的控制。

变电站接地系统通过将电气设备接地，可将漏电电流迅速引导到地下，避免了人体意外触电的风险。

接地系统的正确运行能够保障变电站工作人员的生命安全和健康。

1.2接地系统有助于保护设备和减少故障在变电站设备正常工作时，会产生大量的过电压和短路电流。

如果没有有效的接地系统，这些过电压和短路电流可能会对设备造成损坏，甚至引发火灾等严重事故。

而通过接地系统的设置，可以将这些异常电流引导到地下，保护设备免受损坏，并降低故障的发生概率。

1.3接地系统还有助于提高供电质量和保障电力系统的稳定运行地下土壤是优良的导电介质，通过接地系统的设置，能够有效地将电压稳定在一定的范围内。

当电力系统发生故障或突发事故时，接地系统能够确保电流的平衡，防止电压异常波动，从而保证正常的供电质量和可靠性。

2变电站接地网材料选型2.1材料选择的考虑因素材料的电导率直接影响接地电流的传输能力，而电阻率则与接地电阻密切相关。

变电站接地网存在的问题及其解决措施1、变电站接地的问题1.1、阻值变大。

分析其原因，可能与土壤电阻率和接地体与土壤的接触电阻有关。

土壤电阻率ρ值是接地设计和计算的重要依据，由于土地的分布千差万别，大多数情况下土壤都是不均匀，表现在实际的土壤电阻率沿水平和垂直方向不均匀分布，并且无任何规律可言，通过地质勘探资料的各种土质和地下水位来估算土壤电阻率ρ值往往与实际出入很大。

土壤的电阻率直接影响土壤的导电性，而土壤质地、温度和水分含量对土壤电阻率有很大影响。

此外，接地电阻值还与接地网与土壤的亲和程度有关，早期接地体经过长期锈蚀，表面产生锈层，也导致接触电阻增大。

阻值变大将导致工频接地短路和雷击电流入地时电位过高，严重威胁设备和人身安全。

1.2、接地网的均压问题造成均压效果差的原因有：接地体埋深不足；接地网只采用长孔网，很少用方孔地网计算；未采用均压带措施；设备接地引线过长；忽略了地网的均压和散流尧等。

这些因素会造成接地网地面电位分布不均，引起跨步电压过高。

1.3、接地网与设备引线存在薄弱环节对于运行中的若干座变电站进行全面检查和试验发现存在的最大问题不是接地网的各项技术指标。

而是变电站内的电气设备与接地网的连接问题，设备的接地引下线与地网焊接不良，从焊口处开路，接地网水平接地体的接头处焊接不符合要求；而接地网与引下线经过长期锈蚀，有效截面不断减小，当设备短路时，就不满足现有的系统短路时热稳定要求而熔断，造成设备外壳所带高压电反击低压二次回路，接触电压威胁人身安全等问题。

此外很多接地网与设备的连接只是简单的搭接焊接，焊接防锈处理均不符合电气装置工程接地装置施工及验收规程要求。

1.4、接地引下线及接地体的截面偏小满足不了短路电流的热稳定由于接地体或设备的接地引下线不能满足短路电流热稳定的要求，在发生接地短路时接地引下线往往被烧断，使设备外壳上有较高的过电压，有时会反击到低压二次回路使事故扩大，有的用户就是因为设备的接地引下线截面不够在设备发生接地短路时，高压窜入低压回路烧坏二次保护控制电缆，使事故扩大。