摘要：随着电力系统容量的越来越大，短路电流也越来越大；二次控制系统敏感性较高，所以对接地电阻要求越来越高，对接地系统散流要求高，对接地系统热稳定要求高.而铜材料导电能力强，散热好。
引言
2.当前中国土地费用不断升高，尤其是GIS的应用使变电站占地面积减小到原来的20%到40%，，从水平接地电阻计算公式R1=ρ*π1/2/4*S ½可看出，水平接地电阻增加到1.4到2.3倍，以水平为主的接地系统满足不了要求.从垂直接地电阻公式R2=ρ（Ln（8L/D）-1）/2πL可看出，增加垂直接地极深度可有效解决这一问题.但角钢由于截面较大，很难打得很深，但铜包钢接地棒最大可深入35米以上。
1、背景介绍
（1）随着经济不断发展，对供电可靠性要求越来越高，同时人工成本不断提高导致接地系统改造施工费用增加.由于钢的耐腐蚀性较差，使以钢为主接地系统总成本增加.以铜为主的接地系统寿命基本在40年以上，大大降低总成本，并提供了供电可靠性。
（2）中国加入WTO以后，经济发展迅速，外汇储备不断增加，进口铜越来越方便.同时铜包钢接地棒用铜量很少，使铜接地系统越来越被接受。
（3）目前在全球50%变电站采用铜包钢接地棒，60%变电站采用放热焊接方式作为接地系统连接，其中包括非洲苏丹，乍得，亚洲缅甸，柬埔寨，南美的海地等国家.IEC 和IEEE推荐所有接地系统连接采用放热焊接连接。
（4）美国国家标准局开挖研究全美128个接地系统中的333个不同类型接地极（包括镀锌钢，镀铜钢棒等），36500样本后，得出结论：镀锌钢可用于设计10年寿命的接地系统，铜镀钢棒可用于设计40年寿命的接地系统。
（5）钢材接地体在地下（土壤电阻率为30Ωm，PH值为7.2的情况）年平均腐蚀速度为0.061mm/年，钢与铜在土壤中的腐蚀速度指数为1.15-29.17倍（土壤电阻率为0.6-451Ω.m，PH值为2.6-5.9的情况），1.22-51.25倍（土壤电阻率为2.6-20.6Ω.m，PH值为6-7.4的情况），6.12-38.5倍（土壤电阻率为0.23-28.7Ω.m，PH值为7.5-9.4的情况）。
（6）在土壤电阻率比较高的土壤中，采用铜包钢棒可深钻，从而有效降低接地电阻.在土壤电阻率比较低的土壤中，铜包钢棒可有效防腐，增加接地系统寿命，降低总成本。
2铜与钢接地比较
2.1腐蚀性比较
（1）铜材耐腐蚀性能是钢材的十倍以上，是镀锌钢的三倍以上.铜的表面会产生附着性较强的氧化物（铜绿Cu（OH）2），对内部的铜有很好的保护作用，阻断了进一步腐蚀的形成。
（2）钢材含有很多的杂质，除Fe以外，还含有C，S和P等.所以在“微电池”和“宏电池”效应下，钢材是向内逐层腐蚀.镀锌钢有一定的防腐能力，但降低了导电性能和泄流速度，这对高频故障电流尤其明显。
（3）钢接地系统寿命往往达不到设计要求，一般在10年左右.如天津电力公司调查表明，天津地区钢接地系统年腐蚀率为1mm/a.220kV变电站接地寿命仅为5年.而铜接地寿命可达到40年以上。
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（4）由于镀锌钢接地性能不稳定，因此相关规程规定了严格的检查，试验项目.如<<电力设备预防性试验规程>>要求钢接地每6年进行1次接地电阻测试，每8年开挖检查一次.对市中心和室内站不太可能.铜接地则运行维护工作量大大减少。
2.2.安全性比较
（1）铜接地的接触电势和跨步电压相对较小，人身更安全.铜材相对磁导率为1，钢材为636，接地系统的电位差随着相对磁导率的增大而增大。
（2）铜抗腐蚀能力高，钢容易腐蚀.一旦发生接地系统事故，就会造成地电位升高而出现“反击”现象，很快摧毁电网中的直流，保护，通信，低压线路等二次设备和低压系统，接着造成事故扩大，造成变压器，发电机等重要设备损坏。
（3）铜接地系统地网均衡，泄流速度快，能减少“反击”等事故发生概率。
2.3电气性能比较
考虑到电阻，腐蚀和连接等因素的影响，其电气性能比较如下.
（1）根据热稳定条件，避免接地线，接地体熔化，铜材和钢材截面积之比为3：1。
（2）根据导电电阻一致条件，则铜材与钢材的截面积之比为8：1。
（3）根据集肤效应，铜材泄流能力是钢材的4倍。
因此，综合各种因素比较，铜与钢两种接地材料的等效截面积之比为1：6以下。
3.电力接地网的防腐
电力接地网是电网安全运行的重要装置，由于接地网腐蚀严重，接地网及引线损坏，发生过大量事故，据广东、广西、湖北、天津、江苏、安徽、四川等地调查，一般接地网10年腐烂，快的3～4年已腐烂，影响接地网的使用寿命和电网的运行安全。接地网大多用低碳钢材料埋入土壤中，其腐蚀与土壤电阻率有关，电阻率低于100 Ω/cm时，每年腐蚀率大于1 mm，电阻率在100～1 000 Ω/cm时，年腐蚀率在0.2～1 mm，电阻率在1 000～6 000 Ω/cm时，年腐蚀率在0.05～0.2 mm。
结语
综上所述，由于铜包钢复合材料兼具铜材和钢材的双重优点，具有良好的导电性能、较高的机械强度、尤其是外层包覆的铜层具有良好的抗腐蚀性能，所以目前已被广泛地应用于接地装置中。现我国有关标准中都规定接地导体均可采用铜包钢复合材料。铜包钢复合材料替代型钢或镀锌角钢作接地导体，已日益被设计院和工程施工单位接受、采用、重视和普及。
参考文献：
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论文作者:谭培娟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/11
标签：土壤论文; 系统论文; 电阻论文; 电阻率论文; 钢材论文; 镀锌论文; 性能论文; 《基层建设》2019年第22期论文;