铜质材料和钢质材料的接地地网技术经济对比研究

　　近年来，我国的电网建设取得了很大的发展，在线路容量方面也发生了很大的变化，线路出现短路的问题可以利用接地电阻来进行解决。变电站在建设过程中，按照相关规程来进行计算，在接地电阻方面出现了阻值越来越小的情况。变电站在发展过程中，对很多的新技术进行了利用，因此，在接地阻值变化的过程中，对变电站的运行安全也带来了很大的影响。对接地网事故进行统计分析发现地网腐蚀是导致问题出现的重要影响因素。为了防止这种事故再次发生对电网的运行稳定性进行影响，可以采取必要的措施进行预防。

　　通常情况下，铜质材料的接地地网在使用过程中要进行不定期的检查，在土壤以及地下水变化的情况下，对铜质材料的接地网会产生很大的影响，但是，使用这种材料在使用性能方面却比钢制材料更好，在投资初期，铜质材料的费用相对较高，在设计寿命周期方面却非常好，因此，在维护费用方面也非常少。

　　1、技术比较

　　1.1性能比较

　　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），因此铜的导电率是钢的8倍。铜接地体在导电性能方面更好，在进行布置时，安全指标也更加好。

　　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℃。在接地体截面积相同的情况下，铜材的热稳定性更加好，而且，在热稳定性相同的情况下，钢材的接地体截面积却是铜质材料的3倍。

　　1.1.3耐腐性

　　接地体在使用过程中出现的腐蚀主要体现在化学腐蚀和电化学腐蚀两个方面，其中，在多数情况下，这两种腐蚀是同时存在。铜质材料和钢质材料在使用过程中，铜质材料的腐蚀速度是钢质材料的十分之一到五十分之一，在这种情况下，铜质材料的电气稳定性更加的稳定。

　　钢材在使用过程中被腐蚀时是逐层进行，在使用钢材时可以在表面进行镀锌操作，这样在抗腐蚀能力方面能够得到提高，但是，对其导电性能却带来了降低的影响，因此，在使用过程中要解决的问题也非常多。避免在接头位置出现高温电弧焊导致的点腐蚀情况，一般情况下，铜质材料使用年限会在十年，在铜腐蚀过程中不出现点腐蚀情况在使用寿命上会出现延长的情况。铜接地网在进行使用的时候，要进行开挖检测工作，工作量非常大，因此，对于GIS变电站而言非常容易导致无法进行的情况。

　　1.1.4铜接地体施工方便

　　在设计方面，主网采用铜绞线，这种材料在使用方面柔性非常好，同时，在弯度方面半径非常小，在弯曲方面效果非常好，穿管过程中非常容易。铜绞线在进行使用时能够实现成卷使用。在搭接位置能够进行放热焊接，在施工工艺方面非常简单，这样对铜接地网的连接质量能够进行保证。

　　1.2截面选择

　　一般变电站中的主接地网采用60×8（截面480mm2）的镀锌扁钢，接地引下线采用80×8（截面640mm2）的镀锌扁钢。一般变电站中的主接地网采用150mm2（裸铜纹线），接地引下线采用200mm2（铜排）。铜接地体的截面显著小于钢接地体。

　　1.3接地体连接方式

　　变电站中接地网金属导体在使用的时候会出现大量连接的情况，在进行连接时，主要保证其连接的可靠性和牢固性，才能保证接地网运行的可靠性。钢接地网在进行连接时仍然在使用传统的电弧焊连接方式，在高温情况下，会对焊接位置的镀锌层带来一定的破坏，同时，也会导致点腐蚀问题的出现，对导体的接地寿命也会带来一定的影响。电弧焊在连接方式上不是分子性连接，因此，在使用中，其导电性会受到很大的影响。钢接地网在连接方式是进行了研究和设计，但是，在经过很多尝试以后，并没有找到更好的方式。钢接地体在截面积方面比较大，因此，在连接方式上进行模具制造相对比较困难，同时，因为其本身防腐性能比较差，导致焊接的质量无法进行保证。

　　2、经济比较分析

　　2.1220kv某变电站建设规模

　　主变压器：本期建设1×180MVA主变，远景2×180MVA主变；220kv出线：本期2回，远景6回；110kv出线：本期4回，远景10回；35kv出线：本期3回，远景8回。无功配置：本期2×10Mvar并联电容器组，远景4×10Mvar。

　　2.2配电装置形式

　　220kv及110kv配电装置均采用屋外支柱管母中型布置型式。35kv配电装置采用屋内高压开关柜单列布置。变电站占地面积20158m2。

　　2.3接地材料统计

　　接地材料统计见表1和表2。

　　2.4指标及评价

　　采用“年费用法”对两种接地方案进行经济评价，经济评价结果见表3。

　　说明:导通试验每年一次，数年平均计算；接地网测试6年一次，每年摊销。建设期贷款利息6.12%。可见，无论是否计及放热焊接点费用，铜接地方案的年费用均较钢接地方案低。不计及放热焊接点费用时，铜接地方案优越性更加显著。

　　3、结束语

　　采用铜接地网技术方面更加的合理，铜接地网在导电性能方面更好，同时，在热稳定性能方面更加稳定，在抗腐蚀能力方面更好，在施工方面比较方便，使用寿命更长，在检修方面工作量非常小，使用过程中不会对环境带来污染。铜接地网在进行焊接时，采取放热焊接方式，在操作上非常简单，同时焊接质量能够进行保证，在腐蚀方面不会带来很大的影响。

　　铜接地网在经济性方面更好，在220kv变电站中，年费用方面铜接地方案更加具有优势。铜接地网在最初建设过程中投入的费用相对较高，但是，其在使用寿命周期方面比较长，而且，使用费用方面出现了经济性更好的表现。接地网在设计寿命方面出现增加的情况，在设计方面使用铜绞线，这种材料在制作工艺方面比较简单，同时，在采购过程中渠道比较广，因此，在施工中进行使用更加方便，能够保证项目建设取得更好的效果。