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摘 要：为解决我国以镀锌钢为主要材料的接地网面临的腐蚀问题，接地导体材料的研究势在必行。本文从技术角度和经济角度对接地材料进行了比较。从技术角度来比较，纯铜和镀铜材料性能最优，而镀锌扁钢则最差；从经济性角度来比较，纯铜接地网的费用高，镀锌扁钢一次投入费用最低，但后续维护费用较高，相对而言镀铜钢的经济性能最好。
关键词：技术比较；经济性比较；接地材料；镀铜钢
DOI： 文章编号：
0 引言
接地网作为设备接地及防雷保护接地，对系统的安全运行起着重要的作用[1]。变电站接地网有一次性建设、维护困难等特点，而且设计及施工不易控制，接地问题越来越受到重视。
本文从技术性能和经济性两方面分别对热镀锌扁钢、镀铜钢、纯铜等不同材料接地网进行比较分析。
1 技术比较
1.1导电性能
若以铜的导电率为100%，标准1020钢的导电率仅为10.8%，镀铜圆钢的导电率为20%，镀铜钢线导电率为30%，均远较钢接地体好。尤其是在集肤效应下，高频时镀铜钢材的导电性能远优于钢材。
1.2热稳定性
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3倍，是30%镀铜钢绞线的2.5倍，是镀层厚度为0.254mm镀铜圆钢导电率的1.9倍。若考虑腐蚀速度，则钢的所需面积更大。
1.3耐腐蚀性
在多数情况下，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。
1.4电压降
接地装置的材料为钢时，钢的电阻率是铜的7.41倍，所以连接处的电位则要比铜材时高出几倍，可以将旧设备或有缺陷设备的绝缘击穿，损坏设备。
1.5施工便利性
铜接地搭接处采用放热焊接，操作方便、快捷，工序简化，连接质量有保证。镀锌扁钢采用搭接焊，对焊缝和焊接面积都有严格要求，工序相对复杂，不利于工期和进度的优化。
垂直地网采用镀铜圆钢接地体时，工作量小，并能垂直深入土壤降低接地电阻。
1.6接地效果
对接地系统基本要求是满足接地电阻的指标。铜材接地网相对钢材接地网来说，能够更好的泄放故障电流，保障线路安全。
2 接地装置截面面积选择
2.1 截面计算
以江门换流站为例进行计算。根据《高压直流换流站设计技术规定》[2]的指导，换流站接地设计应符合《交流电气装置的接地》[3]的要求。
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：
式中：Sg—接地引下线的最小截面积，mm2；
Ig—流经接地线的短路电流值，A；
te—短路的等效持续时间，s；
C—接地线材料的热稳系数。
2.2 截面选择
根据热稳定条件，未考虑腐蚀时，接地装置接地极的截面不宜小于连接至该接地装置的接地引下线截面的75%。按30年使用寿命考虑接地网设计。在接地材料中，可供选择的有镀锌扁钢、镀铜钢材和纯铜，相应计算值及设计值如表1。其中，接地引下线的最小截面利用式（1）计算，最大接地短路电流为55.6kA。镀锌扁钢截面选择考虑全面腐蚀系数的平均值0.065mm/y和点腐蚀平均速率为0.43mm/y。镀铜钢材及纯铜不考虑铜层腐蚀，截面面积的选择根据厂家提供的资料。
3 经济性比较
按照接地材料为镀锌钢、镀铜钢和铜各方案进行经济性比较如表2所示。
镀锌钢材运行10至15年就可能会出现严重的腐蚀，需要更换或改造接地网，一般难以保证30年的设计寿命，导致造价和年费用上升。而采用铜排或是镀铜材料却能确保40年以上的寿命，可真正做到全寿命周期内的免维护。
总之，从一次投入的角度看，镀锌钢材的经济性优于镀铜钢材，铜排的材料费用较镀铜扁钢和镀铜圆钢要高约12%。综合考虑全寿命周期的运行和维护成本，在同等使用寿命的条件下推荐采用镀铜圆钢和镀铜扁钢作为接地材料。
4 结论
从技术角度来分析，铜网接地体在导电性能、热稳定性能、耐腐蚀性、电压降、施工便利性和接地效果等方面均有显著的优越性。从经济性角度来比较，纯铜接地网的费用高，镀锌扁钢一次投入费用最低，但后续维护费用较高，相对而言镀铜扁钢和镀铜圆钢的经济性能最好。所以接地网材料采用镀铜扁钢和镀铜圆钢效果最为理想，经济性最佳。
参考文献
[1]周佩朋，王森，李志忠.耐蚀性金属接地材料研究综述[J].电力建设，2010， 31（8）：50-54.
[2]DL/T 5223-2005高压直流换流站设计技术规定[S].北京， 中国电力出版社，2005.
[3]DL/T621-1997交流电气装置的接地[S] .北京， 中国电力出版社，2005.
[4]IEEE/ANSI Std.80-2000.IEEE guide for safety in AC substation grounding[S]. 2000.
关键词：技术比较；经济性比较；接地材料；镀铜钢
DOI： 文章编号：
0 引言
接地网作为设备接地及防雷保护接地，对系统的安全运行起着重要的作用[1]。变电站接地网有一次性建设、维护困难等特点，而且设计及施工不易控制，接地问题越来越受到重视。
本文从技术性能和经济性两方面分别对热镀锌扁钢、镀铜钢、纯铜等不同材料接地网进行比较分析。
1 技术比较
1.1导电性能
若以铜的导电率为100%，标准1020钢的导电率仅为10.8%，镀铜圆钢的导电率为20%，镀铜钢线导电率为30%，均远较钢接地体好。尤其是在集肤效应下，高频时镀铜钢材的导电性能远优于钢材。
1.2热稳定性
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3倍，是30%镀铜钢绞线的2.5倍，是镀层厚度为0.254mm镀铜圆钢导电率的1.9倍。若考虑腐蚀速度，则钢的所需面积更大。
1.3耐腐蚀性
在多数情况下，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。
1.4电压降
接地装置的材料为钢时，钢的电阻率是铜的7.41倍，所以连接处的电位则要比铜材时高出几倍，可以将旧设备或有缺陷设备的绝缘击穿，损坏设备。
1.5施工便利性
铜接地搭接处采用放热焊接，操作方便、快捷，工序简化，连接质量有保证。镀锌扁钢采用搭接焊，对焊缝和焊接面积都有严格要求，工序相对复杂，不利于工期和进度的优化。
垂直地网采用镀铜圆钢接地体时，工作量小，并能垂直深入土壤降低接地电阻。
1.6接地效果
对接地系统基本要求是满足接地电阻的指标。铜材接地网相对钢材接地网来说，能够更好的泄放故障电流，保障线路安全。
2 接地装置截面面积选择
2.1 截面计算
以江门换流站为例进行计算。根据《高压直流换流站设计技术规定》[2]的指导，换流站接地设计应符合《交流电气装置的接地》[3]的要求。
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：
式中：Sg—接地引下线的最小截面积，mm2；
Ig—流经接地线的短路电流值，A；
te—短路的等效持续时间，s；
C—接地线材料的热稳系数。
2.2 截面选择
根据热稳定条件，未考虑腐蚀时，接地装置接地极的截面不宜小于连接至该接地装置的接地引下线截面的75%。按30年使用寿命考虑接地网设计。在接地材料中，可供选择的有镀锌扁钢、镀铜钢材和纯铜，相应计算值及设计值如表1。其中，接地引下线的最小截面利用式（1）计算，最大接地短路电流为55.6kA。镀锌扁钢截面选择考虑全面腐蚀系数的平均值0.065mm/y和点腐蚀平均速率为0.43mm/y。镀铜钢材及纯铜不考虑铜层腐蚀，截面面积的选择根据厂家提供的资料。
3 经济性比较
按照接地材料为镀锌钢、镀铜钢和铜各方案进行经济性比较如表2所示。
镀锌钢材运行10至15年就可能会出现严重的腐蚀，需要更换或改造接地网，一般难以保证30年的设计寿命，导致造价和年费用上升。而采用铜排或是镀铜材料却能确保40年以上的寿命，可真正做到全寿命周期内的免维护。
总之，从一次投入的角度看，镀锌钢材的经济性优于镀铜钢材，铜排的材料费用较镀铜扁钢和镀铜圆钢要高约12%。综合考虑全寿命周期的运行和维护成本，在同等使用寿命的条件下推荐采用镀铜圆钢和镀铜扁钢作为接地材料。
4 结论
从技术角度来分析，铜网接地体在导电性能、热稳定性能、耐腐蚀性、电压降、施工便利性和接地效果等方面均有显著的优越性。从经济性角度来比较，纯铜接地网的费用高，镀锌扁钢一次投入费用最低，但后续维护费用较高，相对而言镀铜扁钢和镀铜圆钢的经济性能最好。所以接地网材料采用镀铜扁钢和镀铜圆钢效果最为理想，经济性最佳。
参考文献
[1]周佩朋，王森，李志忠.耐蚀性金属接地材料研究综述[J].电力建设，2010， 31（8）：50-54.
[2]DL/T 5223-2005高压直流换流站设计技术规定[S].北京， 中国电力出版社，2005.
[3]DL/T621-1997交流电气装置的接地[S] .北京， 中国电力出版社，2005.
[4]IEEE/ANSI Std.80-2000.IEEE guide for safety in AC substation grounding[S]. 2000.