接地网改造

35KV变电站接地网改造工程
介绍
阳泉新科电力工程勘察设计有限公司
2013年3月
一、设计依据：
1、<<供配电系统设计规范>>(GB50052-95)
2、<<建筑物防雷设计规范>>(GB50057-95)
3、<<建筑电气工程施工质量验收规范>>(GB50303-2002)
4、<<电气装置安装工程接地装置施工及验收规范>>(GB50169-2006)
5、<<交流电气装置的接地设计规范>>( GB50065-2011)
6、<<电力系统通信站防雷运行管理规程>>(DL/T548)
7、<<3-110kV高压配电装置设计规范>>(GB50060-92)
8、<<电气装置安装工程质量检验及评定规程第5部分电缆线路>> (DL/T 5161.5 )
9、<<交流电气装置的接地>>(DL/T621-1997)
二、接地网改造的必要性：
1、接地网的重要性：
在国民经济的各领域中，如电力、铁路、厂矿、通讯等，各种电气设备在运行、使用中都必须通过各类接地装置以获取良好的的接地，特别是电力系统要求就更高。

接地网作为变电站交直流设备接地及防雷保护接地，对系统的安全运行起着至关重要的作用。

由于接地网作为隐性工程容易被人忽视，往往只注意最后的接地电阻的测量结果。

随着电力系统电压等级的升高及容量的增加，接地不良引起的的事故扩大问题屡有发生。

因此，地网因其在安全中的重要地位、一次性投资建设、维护
困难等特点在工程建设中越来越受到重视。

接地网的作用较多，在大多数情况下主要有雷电流的泄流、故障电流的泄流、工作接地三种。

接地是把导体（线路和设备）使用导线接到大地，并和埋在大地的接地极和地网连结。

以大地作为电气设备的零电位，安全泄放雷电流或其它故障电流，避免地电位升高太大，通过均压和等电位联结以保障设备和人员安全。

对于现代化的通信、微电子设备而言，除设备和人员安全外，对保障系统和设备的稳定性十分重要。

2、接地网改造的必要性
阳泉市500KV系统的投运使得**110KV矿区站接入的海罗湾变电站、长岭变电站短路电流发生了大的变化，以前既有的接地网的接地体承受短路冲击电流水平不能满足要求。

阳泉供电局已经将系统各站的接地网进行了升级改造，因为****矿区电网的接地网也受电力系统短路容量的影响，因此必须同步进行接地网的升级改造。

3、****35KV变电站接地网现状
1）电力设备预防性试验规程对接地网电阻有具体的规定，因此，人们普遍认为，接地电阻值小于4欧即认为合格。

不管短路电流有多大可不必采取措施。

当电力系统对地短路时，就会有工频对地短路电流流过变电站地网，若变电站的接地电阻为R，则地网的电位为IR，可见，接地网实质是控制变电所发生接地短路时，故障点地电位的升高，其目的是为了确保设备及人身的安全，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，是发电厂、变电站接地系统安全状
态的重要指标，但不是唯一的参数。

地网电位的分布也是衡量地网合格的一个重要参数。

原35KV变电站接地网及原改造的接地网均未设置均压带，为安全运行带来隐患。

2）现场勘测多数变电站建站10年以上，未针对变电站接地网系统进行过彻底的技术改造，仍维持原建站时的接地网系统，接地线和接地体的导体截面明显偏小，锈蚀增大了接地电阻，无法满足目前系统容量增大后对接地网的要求。

3）部分变电站属于新投运变电站或近年进行过接地网改造的变电站，情况相对比较好，但接地网所用材料仍然沿用旧的材质，从防腐及施工工艺上都无法保证当发生系统故障，雷击或其它浪涌时，接地系统所有部件会被期望象新的一样，能承载大电流。

一般讲5年左右就会被锈蚀。

4）现场勘测部分变电站避雷针配置与规程要求不符，避雷针与建筑物、出线电缆、出线电缆桥架距离太近，存在安全隐患。

如：*************电站等8个变电站。

还有部分变电站在避雷针上私拉乱挂各种线路，为安全可靠的运行带来隐患。

据现场了解个别变电站在地网改造时将独立避雷针接地网与变电站主接地网直接相连，存在安全隐患。

综上所述，*****35KV变电站现有接地网存在诸多安全隐患，有必要采取新技术、新材料、新工艺以安全可靠、技术先进、保护环境、控制成本、提高效率为目的进行接地网升级技术改造。

三、改造内容：
1、主接地网的改造
本期接地网改造工程中站内主地网的水平接地体、架构、设备接地引下线均选用镀铜钢绞线，接地极选用铜镀钢接地棒和TBG-HX54B(Φ54×3000mm)型离子接地棒。

根据设备安装位置采用不等间距设置水平均压带，并与新设主接地网可靠焊接。

每台变压器的接地极配置壹根TBG-HX54B(Φ54×3000mm)型离子接地棒。

本次接地网改造接地电阻按≤4Ω设计，改造完工后要求实测接地电阻值。

所有室外电气设备均应按照有关规程规定与主地网可靠连接。

焊接全部采用放热焊接工艺。

要求地网性能稳定，抗腐蚀能力强，使用年限长。

2、避雷针独立接地网的改造
针对独立避雷针接地网进行改造，水平接地体选用镀铜钢绞线，接地极选用镀铜钢接地棒和TBG-HX54B(Φ54×3000mm)型离子接地棒。

就近敷设独立接地网，地网接地电阻要求不大于6Ω，与主接地网地中距离须大于3米。

接地网改造时需开挖检查，或通过其他方法检查确定独立避雷针接地网是否与主接地网相连，如果相连，需将其断开，并保证两接地网之间地中距离＞3米。

3、二次铜等电位接地网改造：
根据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》规定：“15.7.3.2 在主控室、保护室柜屏下层的电缆室（或电缆沟道）内，按柜屏布置的方向敷设 100 mm²的专用铜排（缆），将该专用铜排（缆）首末端连接，形成保护室内的等电位接地网。

保护室内的等电位接地网与厂、站的主接地网只能存在唯一连接点，连接点位置宜选择在电缆竖井处。

为保证连接可靠，连接线必须用至少4根以上、截面不小于 50mm²的铜缆（排）构成共点接地。

”现将主控室、通讯机房、35kV开关柜、6kV 开关柜（屏）下部现有的铜排用100 mm²绝缘铜电缆首末端连接，形成主控室、通讯机房、35kV开关柜、6kV开关柜内的二次等电位接地网，采用5根截面为100mm²绝缘铜电缆共点与主接地网连接的方式与主接地网可靠连接，达到电力标准要求。

4、避雷针配置与规程要求不符的改造：
针对每个不符合项，设计改造方案，经改造达到规程要求。

四、接地网改造材料、工艺
1、接地导体接地网材质的确定：
由于地下的土壤环境复杂，存在多种的微生物和化学物质，对于金属或多或少都存在着腐蚀。

如果接地体被严重腐蚀，就无法与大地很好的接触，或者导致接地导体腐蚀断裂，造成地网性能的下降。

另外，接地系统一般都埋设在地下，开挖检查与维护都比较困难。

所以，接地材料的耐腐蚀性能直接决定了地网的使用寿命和经济性。

要求接地网的使
用寿命要大于被保护设备的使用寿命。

一般规定接地网的使用寿命需要在40年以上。

接地系统中的每一个要素，包括水平导体、联接、垂直接地极、引下线、其使用寿命都应按大于建筑物或者设备的最大预期使用寿命进行设计，每一个要素都应当满足下列的条件：
●具有良好的导电性，以减小导体周围的电位差;
●在故障峰值电流持续的时间内，不会被熔化，保持完整;
●机械性能稳定可靠
●当发生腐蚀和自然破坏时，仍然能够保持性能稳定.
铜质接地网可满足上述要求，对于大多数可能埋在附近的其他金属而言，铜是阴极，所以铜质接地网的耐腐蚀性较好。

因为土壤对于铜材的腐蚀有限，所以使用纯铜或者铜镀钢作为接地导体时，只要选择了合适的导体尺寸，并且导体是完好未被破坏的，就可以在几十年的时间内保证接地网络的完整性。

使用铜镀钢绞线接地网的优越性：
1 ）接地系统通常通过较小的电流或根本无电流。

但发生系统故障，雷击或其它浪涌时，接地系统所有部件会被期望象新的一样，能承载大电流。

接地系统都隐藏在地下，很难或根本不可能观测到接地部件腐蚀与否，更换的代价也很高。

地下环境很复杂。

所以选择接地系统的材料对长期有效的接地系统是非常关键的。

《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》规定：“14.1.2.3 定期(时间间隔应不大于5年)通过开
挖抽查等手段确定接地网的腐蚀情况。

如发现接地网腐蚀较为严重，应及时进行处理。

铜质材料接地体地网不必定期开挖检查。

”可见采用铜镀钢、铜镀钢绞线的接地网是性价比比较高的。

2）钢芯由冷轧低碳钢组成，能够提高镀铜圆钢导体在土壤中的灵活性。

导体的铜表层可确保高导电能力和强抗腐蚀性。

3）镀铜层厚度超过0.254mm，能确保40年以上的寿命，防腐性能与铜相当，是钢材的10倍以上。

4）价格便宜。

5）导电性能好，导电率为30％，是镀锌钢的3.5倍。

6）热稳定性能好，热稳定系数为176，是镀锌钢的2.6倍。

7）综合考虑防腐，导电，集肤效应、热稳定性能等，镀铜圆钢所需面积只需扁钢的1/4。

8）镀铜层均匀，在铜层与钢芯之间的镍合金结合紧密，可弯曲180度而铜皮不破裂，柔韧性好。

9）容易弯曲，成卷供应，施工方便。

10）外型美观，适合刷漆，可加工成所需形式。

综上所述，本次接地网改造选用铜镀钢、铜镀钢绞线作为接地网的材料。

2、TBG-HX54B(Φ54×3000mm)型离子接地棒：
先进科技及材料TBG-HX54B(Φ54×3000mm)型离子接地系统的电极外壳由紫铜合金制成，并经过特殊的陶瓷度膜防腐工艺处理，以确保高导电性能及延长使用寿命；系统内部及外部配装两种富离子填充材料，外部填充材料具有强吸水力，强吸附力和阳离子交换性能高的材料为主
体，配以长效、降阻、防腐功能强、膨胀系数高不受温度变化影响、耐高电压冲击的多种化学材料为辅料；内部填充材料含有特制的电离子化合物，能充分吸收土壤中的水分，通过潮解作用，将活性电离子有效释放到土壤中，促进导体外部缓释降阻，且保持阻值长期稳定。

接地寿命长达 40 年。

突破土壤的限制实验证明，土壤电阻率过高的直接原因是因为乏自由离子的辅助导电作用。

TBG-HX54B(Φ54×3000mm)型离子接地棒在接地体内部加入可逆性缓释填充剂，这种填充剂具有吸水、放水可逆的特点。

通过这种方式产生的离子，可以有效释放到周围的土壤中，使接地极成为一个离子发生装置，从而改善周边土质使之达到接地降阻要求。

接地极外部填充材料通过与其内部电解离子填充材料的相互作用产生针对壳层土壤的化学处理，降低壳层土壤的电阻率，同时在缓释接地极与大地土壤之间，形成了一个过渡带,增大了接地极的等效截面积和土壤的接触面积，消除了接地体与土壤之间的接触电阻，改善了地中的电场分布，填充剂良好的渗透性能，深入到泥土及岩缝中，形成树根网状，增大了地中的泄流面积。

3、放热焊接：
由于老化和腐蚀的原因，连接点是所有电路的薄弱环节，特别是在接地系统中更是如此。

接地电路保护人身安全的能力往往取决于连接点的好坏。

放热焊接属于分子焊接，分子焊接能提供完美的连接而不受腐蚀的影响。

放热焊接工艺的优点：
1、焊接点的载流能力（熔点）与导线的载流能力相等。

2、焊接点能承受多次大故障电流，所以是永久的、不会脱焊、老化及增加电阻率。

3、从外观便能核查焊接的质量。

4、由于分子焊接能消除表面接触，电解质等不会渗透到导体交界面上从而导致氧化并虽时间老化。

5、能承受腐蚀性环境。

6、放热焊接是真正的分子焊接，导体不会被破坏也没有接触面，导体交界面的整体有效性没有改变，因此导电率不变。

五、施工工艺介绍
ERICO 雷电防护系统接地产品
施工流程图解
结束语：尊敬的各位领导以上是对*****变电站接地网改造工程的简单介绍，请大家审议。

谢谢大家！
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