镀铜钢免开挖垂直接地网技术应用探讨
摘要：镀铜钢接地棒的接地方式不仅技术上性能优异，还具有可以避免开挖，减少青赔、免维护等优点，而且具有良好的经济效益，可以在变电站、配电站、箱变、架空变压器、杆塔等广泛推广应用。
毕业论文网 关键词：镀铜钢免开挖 垂直接地网技术应用 中图分类号：C39 文献标识码：A 文章编号： Abstract: Copper steel grounding great grounding method not only technical performance is excellent, but also has can avoid excavation, reduce the loss, free maintenance and other advantages, and has the good economic efficiency, can be in substation, power station, box with change, overhead transformer, tower, etc widely application. Key Words: copper steel, vertical excavation technology, application 1.项目背景和项目详细内容 1.1项目背景 在雷雨季节，往往一次雷击会导致多处雷击跳闸和线路故障。
造成雷击跳闸事故的原因很多，包括线路的或设备耐雷水平不够等。
但国内外诸多实践证明，造成线路雷击跳闸的主要原因是接地系统不良即接地电阻达不到规定要求，造成雷电不能及时泻放，包括接地导体没有按图纸铺设，接地体埋深不够，接头生锈导致接地电阻增大，接地体腐蚀严重等间题。
目前，在国际上减少雷击跳闸事故一般有两种方法，一种是采取堵的方法，如安装避雷线，避雷器和必要的浪涌保护装置等。
另一种更为经济有效，更易于实施的方法是疏导，也就是降低输配电设备以及杆塔接地装置的接地电阻，将雷电流快速地消散到大地，并避免地电位的升高对通信，控制线路的反击。
实际上降低杆塔接地电阻可以减小雷击杆塔的塔顶电压升高，从而提高线路的耐雷水平，有效地限制雷击跳闸率。
越来越高的供电可靠性对接地装置有两个主要要求1、接地电阻应尽可能低，接地电阻越低,雷电流浪涌和故障电流就可越安全地消散到大地。
2、耐腐蚀性能强。
无论DL/T621—1997还是GB50169—2006，对接地电阻均有相应的要求。
根据南方电网公司企业标准《电力设备预防性试验规程》新装及运行中台区变压器接地电阻必须满足要求：对于100KVA以上的配变，接地电阻R≤4欧；对于100KVA及以下的配变，接地电阻R≤10欧；配网设备为防犯雷电大气过电压防雷接地电阻也必须满足接地电阻R≤10欧；架空线路杆塔保护接地的接地电阻R≤30欧；线路杆塔有断路器、负荷开关和电容器组等的避雷器的接地线应与设备外壳相连，接地装置的接地电阻R≤10欧。
因此电力系统接地装置非常重要，但在设备维护或施工过程中往往容易被人忽视，甚至有许多单位存在侥幸心理，接地电阻不符合规定，施工工艺粗糙，接地不良而影响设备运行安全，甚至会伤害到人的生命安全；而长期运行的接地装置在地下阴暗、潮湿的环境中容易发生腐蚀。
接地装置的腐蚀会极大的影响装置的寿命，会造成接地网局部断裂，接地线与接地网脱离，造成严重的接地隐患及事故。
目前城区配网的地网施工和改造碰到的突出问题是：市区管线网络及供排水管密布，街道不能随意开挖，原有配电接地网无法改造，新建配变台区的接地装置在混凝土路面无法开挖安装，特别是电力系统安全性评价要求，配网高低压设备及避雷器必须分别接地，在城区大量布设重复接地装置更是困难重重。
而农网接地装置改造遇到的就是搬运大量的开挖工具尤为麻烦，动用大量人力物力，同时造成周边污染及耕地的破坏。
在以上的背景下，我局开始了镀铜钢垂直接地地网项目的试用推广工作。
1.2项目详细内容 免开挖垂直接地网采用φ14.2mm，L=1.22m的镀铜钢接地棒连接起来向地下深钻，只需要路面或配变等旁边占用直径为15厘米见方的地方，用人工锤打或电动工具冲击接地棒向土壤深入，每打入一根接地棒，就测量一次接地电阻，如不达到要求，可用连接器继续连接多一根接地棒向下深打，直至满足要求为止。
设备引下线与接地棒之间采用放热焊接的连接方式将保护设备与接地装置进行分子式连接，通过化学反应过程：3Cu2O+2Al→6Cu+Al2O3+热量(2537℃)，迅速发生剧烈的氧化―还原反应，温度高达2500℃以上，还原后的高温铜熔化隔离片经注入孔立即流入模具穴内，将焊接点部份的导体一起熔化，冷却后即形成了一个完整的接头。
由于这种焊接方式操作简单，不需外加热源，且连接可靠，其连接质量远高于机械压接和人工焊接，因此是金属导线连接的较佳方法。
此种镀铜钢接地棒相比以前的镀锌钢接地棒的优点是： 1）泻放雷电流速度快；以铜的导电率为100%， 镀铜钢接地棒的导电率为30%，而镀锌钢的导电率只有8.6％。
加上铜的磁导率是钢的1/636，在雷电高频电流情况下，镀铜钢接地棒的冲击接地电阻要比镀锌钢要好得多。
3）耐腐蚀性能强：铜材的耐腐蚀能力是钢材的10倍以上。
而且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。
卓越的耐腐蚀的性能可以确保30年的完全免维护等。
而且还具有低电阻性能、张力强度大，镀铜层永久分子链接深钻时不会脱落或皴裂等效果。
采用本施工方案，达到了不开挖或少开挖路面的效果，从而也避免了开挖工程中遇到的纠纷及事故。
本方案中使用的材料和放热焊接技术都处于国际领先地位，因此可以说此种接地装置是实用性能强，耐腐蚀，阻降效果好，成本费用低。
（如图1） 综上所述，可以看出镀铜钢接地棒不仅可以避免城市开挖，避免检测腐蚀情况等，如果考虑到各城市对开挖的种种限制，以及城区开挖所需交纳开挖费用，则镀铜钢接地棒接地方案则是城市配电网接地的最佳方式，农村也可以减少青赔，减少开挖土石方，缩短工期等明显效果。
2.关键技术与创新点 1）大部分城市对道路开挖进行了限制，在很多情况下，即使接地电阻达不到要求，也没有面积和土壤进行开挖或延伸，因此采用单组或多组镀铜钢接地棒深入土壤来降低接地电阻是最佳选择。
这种微创手术式施工方法只需要15厘米直径的地方即可完成施工，并且不会影响到周围居民的正常生活。
2）采用放热焊接技术进行地网与引下线的链接。
放热焊接是一种反应性较强的金属（一般采用铝）来还原另一种金属或金属氧化物的过程。
能对铜、铜合金、铜镀钢，各种合金钢、不锈钢及高阻加热热源材料之间进行连接。
模具腔内的焊药经引燃药点燃后，放热焊接的化学反应过程：3Cu2O+2Al→6Cu+Al2O3+热量(2537℃)，迅速发生剧烈的氧化―还原反应，温度高达2500℃以上，还原后的高温铜熔化隔离片经注入孔立即流入模具穴内，将焊接点部份的导体一起熔化，冷却后即形成了一个完整的接头。
由于这种焊接方式操作简单，不需外加热源，且连接可靠，其连接质量远高于机械压接和人工焊接，因此是金属导线连接的较佳方法。
3）接地体采用镀铜钢，比铜包钢及镀锌钢的接地体的耐腐蚀性强很多，理论上可以实现30年以上免维护。
4.项目在我所应用的情况 我供电所在今年初就开展镀铜钢免开挖垂直接地网的试用工作，主要在城区及部分赔困难的农村线路进行使用，截至目前共计施工作业点10处，按照每个点减少2000元的土石方及青赔费用计算，直接经济效益超过2万元；改造后的接地地网合格率基本达到100%，取得很好的效果。
结束语 该项目目前已经在佛山供电局各地区进行了广泛应用，有效降低输配电设备以及杆塔接地装置的接地电阻，避免地电位的升高对线路的反击，减小雷击杆塔的塔顶电压升高，提高线路的耐雷水平，有效地限制雷击跳闸率，达到很好的使用效果。
通过本所使用表明，镀铜钢接地棒的接地方式不仅技术上性能优异，还具有可以避免开挖，减少青赔，免维护等优点，而且具有良好经济效益，可以在变电站、配电站、箱变、架空变压器、杆塔等广泛推广应用。
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