变电站地网的腐蚀及改造讲课稿.ppt

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1、变电站地网的腐蚀及改造变电站地网的腐蚀及改造第一节第一节 变电站地网腐蚀变电站地网腐蚀变电站地网腐蚀及改造1、变电站地网腐蚀 一、腐蚀的基础知识一、腐蚀的基础知识 n腐蚀的形态n金属的自然电位序列 1、变电站地网腐蚀 图4.1 腐蚀的形态 腐蚀湿腐蚀干腐蚀自然腐蚀电腐蚀局部电池腐蚀浓淡电池腐蚀不同金属接触腐蚀细菌腐蚀1、变电站地网腐蚀 贵 铂 +0.33V 金 +0.18 不锈钢（18C1-8Ni-3No）-0.04 银 -0.06 不锈钢（18C1-8Ni）-0.08 -0.10 -0.13 青铜（Sn 610）-0.14 黄铜（85Cu-15Zn）-0.15 铜 -0.17 黄铜 -0.2

2、0 标准氢电极 H2/H+-0.24 镍 Ni -0.24 黄铜（60Cu-40Zn）-0.27 -0.28 锡 -0.46 铅 -0.50 钢、铸铁 -0.450.65 硬铝合金 -0.61 镉 -0.78 铝 -0.78 锌 -1.07 贱 镁 Mg -1.6自然电位序列 1、变电站地网腐蚀 二、海水中的腐蚀二、海水中的腐蚀 金属材料完全浸泡的浸蚀度/（mm/年）有潮时的浸蚀度/（mm/年）平均极大平均极大软钢（无黑皮）0.120.400.30.5软钢（带黑皮）0.090.900.21.0普通铸铁0.15-0.4-钢（冷轧）0.040.080.020.18黄铜（70Cu-30Zn）0.05

3、-1、变电站地网腐蚀 三、土壤中的腐蚀三、土壤中的腐蚀 土壤电阻率/(.m)腐 蚀 程 度700剧烈的腐蚀性7002000严重的腐蚀性20005000中等程度的腐蚀性5000轻度至轻微的腐蚀性1、变电站地网腐蚀 美国各地裸钢材的腐蚀度美国各地裸钢材的腐蚀度 土质电阻率/(.cm)透气性PH值全面腐蚀度A/(/年)最大孔腐蚀度B/(/年)B/ACecil 垆坶质黏土17800良4.80.0160.6239Hagerstown垆坶土5210良5.80.0190.2613.7Susquehana 黏土6920可4.50.0280.165.7Chino 淤泥质垆坶土148良8.00.0290.206.

4、9Mohave 垆坶土232可8.00.0851.7521.0Acadia 黏土190不良6.20.0310.134.2Docus 黏土62可7.50.0700.243.4Loke Charles 黏土406不良7.10.1140.756.6Merced 淤泥质黏土278可9.40.1630.664.1Carlisle 黑泥煤1660极差5.60.0450.184.0Rifle 泥煤218不良2.60.0720.253.5Tidal 沼泽84极差6.90.0860.232.7黑泥煤712不良4.80.0570.254.4Sherkey 黏土943不良6.80.1000.363.6Cinders

5、455极差7.60.371.754.7平 均0.0650.436.71、变电站地网腐蚀 日本国裸钢材的腐蚀度日本国裸钢材的腐蚀度 区 分地 点腐蚀度/（/年）海底土中横滨0.07小名滨0.06平均0.065陆地土中川崎0.029八户0.044八丈岛0.044横滨0.045平均0.041、变电站地网腐蚀 中国广东地铜和钢材在红粘土壤中的腐蚀度中国广东地铜和钢材在红粘土壤中的腐蚀度 序号金属性质年腐蚀率R（%）1普通钢材32铜13镀锌钢材21、变电站地网腐蚀 单一金属棒接地电极的重量减轻情况单一金属棒接地电极的重量减轻情况 材料重量减轻的百分数/%1年后3年后7年后软钢棒2.66.117.61镀锌

6、钢棒1.52.42.2覆铜钢棒0.520.931.4铸铁棒0.681.21.9不锈钢棒0.20.531.4铝棒0.921.62.3镁棒6.3-25.0锌棒1.21.24.11覆不锈钢钢棒0.290.630.871、变电站地网腐蚀 金属对效应引起的软钢棒重量减轻的情况金属对效应引起的软钢棒重量减轻的情况 材料金属对构成（I是软钢棒）每1条软钢棒腐蚀量/g1年后3年后7年后镀锌钢棒（G）G-I+50+122+64覆铜钢棒（C）G-I-85-327-685同上（C）C-2I-48-155-364同上（C）C-2I-38-274-344铸铁棒（N）N-I+6-50-127不锈钢棒（S）S-I+1-26

7、-158覆不锈钢钢棒（B）B-I+10+22+29同上（B）2B-I-31、变电站地网腐蚀 不同种类金属对的重量减轻不同种类金属对的重量减轻 材料金属对构成（I是软钢棒）重量减轻的百分数（软钢）/%1年后3年后7年后镀锌钢棒（G）G-I1.22.855.95覆铜钢棒（C）G-I4.8314.825.9同上（C）C-2I3.8310.317.2同上（C）C-2I3.8513.416.9铸铁棒（N）N-I2.47.4610.9同上（N）N-I-4.89-不锈钢棒（S）S-I2.56.7911.8覆不锈钢钢棒（B）B-I2.35.566.84同上（B）2B-I-7.721、变电站地网腐蚀 金属对效应

8、引起的软钢棒重量减轻的情况金属对效应引起的软钢棒重量减轻的情况 材料金属对构成（I是软钢棒）每1条软钢棒腐蚀量/g1年后3年后7年后镀锌钢棒（G）G-I+50+122+64覆铜钢棒（C）G-I-85-327-685同上（C）C-2I-48-155-364同上（C）C-2I-38-274-344铸铁棒（N）N-I+6-50-127不锈钢棒（S）S-I+1-26-158覆不锈钢钢棒（B）B-I+10+22+29同上（B）2B-I-31、变电站地网腐蚀 直流电引起的腐蚀量（电腐蚀）直流电引起的腐蚀量（电腐蚀）金 属原子价化学当量用1mA，1年间的电量产生的电解量/g铜163.5420.8铜231.7

9、710.4铅2103.633.9锡259.3518.7锡429.679.7镍229.369.6镍319.576.4铁227.929.1铁318.626.1锌232.6910.7铝38.992.91、变电站地网腐蚀 各种金属的交流腐蚀各种金属的交流腐蚀（电腐蚀）（电腐蚀）金属电解质溶液交流电流密度相对于直流的腐蚀比铝5000ppm NaCl0.2mA/cm20%5000ppm NaCl1.55.0金斯敦饮料水2.213.55000ppm NaCl3.515.0人工土壤水520.0人工土壤水1031.0人工土壤水2039.0人工土壤水4040.0人工土壤水20048.5铁人工土壤水50.06中性土

10、壤7.70.04人工土壤水100.10中性土壤15.50.04人工土壤水200.11人工土壤水400.13中性土壤46.50.05中性土壤77.50.05铜金斯敦饮料水2.20.5人工土壤水50.27人工土壤水100.18中性土壤15.50.08人工土壤水200.11人工土壤水400.091、变电站地网腐蚀 铁的电腐蚀量铁的电腐蚀量（电腐蚀）（电腐蚀）（单位：g/dm2）电解质溶液电流的种类，电流密度/(mA/dm2)直流1.2交流1.2 直流1.2+交流1.2NaCl(10-4N)2.402.6000.042.48土壤3.643.721.041.363.984.111、变电站地网腐蚀 四、混

11、凝土中的腐蚀四、混凝土中的腐蚀 金 属电位/V镍-0.04铜-0.20钢铁-0.18锡-0.98镉-0.87铅-0.65锌-0.45第二节第二节 地网检查的步骤地网检查的步骤 及方法及方法变电站地网腐蚀及改造2、地网检查的步骤及方法 n10年以上的地网需要开挖检查n挖检需要遵循科学的方法和步骤n分析挖检结果，得出科学结论n对腐蚀严重的地网提出整改建议n保存分析报告2、地网检查的步骤及方法 一、选择开挖检查位置一、选择开挖检查位置n母线架构接地点 n所用变接地点n电缆沟内的接地体 n引下线有电流处的接地点n避雷针下面集中接地点 n配电室接地点 n地网中间架构或开关接地点 2、地网检查的步骤及方法

12、 二、开挖要求二、开挖要求n顺引下线开挖，一直挖到引下线和水平接地线连结处，在水平地网前方左右开挖1.5米。n沿避雷针引下线开挖，找出垂直接地体，进行检测及拍照。2、地网检查的步骤及方法 三、取样方法三、取样方法变电站电压等级名 称引下线水平接地带土 壤数量长度（mm）数量长度（mm）数量（kg）110kV240024001220kV340034001500kV3400340012、地网检查的步骤及方法 四、检查内容四、检查内容n水平接地带腐蚀情况n引下线腐蚀情况n垂直接地体腐蚀情况n电缆沟内接地带腐蚀情况n设备与地的接触电阻2、地网检查的步骤及方法 五、检查方法五、检查方法n直观法n量直径法

13、n称重法n深孔法n检测土壤的PH值第三节第三节 地网检查实例地网检查实例变电站地网腐蚀及改造3、地网检查实例 深圳深圳220kV220kV水贝站挖检情况介绍水贝站挖检情况介绍n地网的自然情况 n检查数量 n检查办法 n检查结果 n腐蚀原因分析 n防腐蚀措施 3、地网检查实例一、地网的自然情况一、地网的自然情况地网面积水平接地极网格情况垂直接地极电缆沟情况引下线长m宽m面积m2规格mm总长度m平均网格距离m网格数个规格mm根数个电缆沟内敷设长度m水平地网跨接数目个规格mm数量根2231373055118126605850L50580100060224603、地网检查实例二、检查数量二、检查数量n

14、对变电站地网进行了全面检查n水平地网开挖了16处，为总长度的10%n垂直接地体检查为垂直接地体总数的10%n引下线应为总引下线数量的10%n网格搭接处、电缆沟长度均为各自总量的10%3、地网检查实例三、检查办法三、检查办法n直观法：用肉眼观察其腐蚀情况，用卡尺测量其直径，计算腐蚀程度。n称重法：用电子称称其重量，检查腐蚀情况。3、地网检查实例四、检查结果四、检查结果主接地网腐蚀引下线电缆沟垂直接地体平均腐蚀率最严重的情况平均腐蚀率最严重的情况平均腐蚀率最严重的情况平均腐蚀率最严重的情况60%圆钢直径的70%58%圆钢直径的68%50%扁钢厚度的 65%65%角钢厚度的80%其他缺陷：1、设备接

15、地接触不良 4 处；2、设备未接地的 2 处；3、引下线与接地网连结超过3米的有 10 处；4、水平地网埋深不足，小于0.6米的有 10 处，共100米。3、地网检查实例五、腐蚀原因分析五、腐蚀原因分析 n电缆沟内接地带腐蚀n接地引下线腐蚀n 水平地网腐蚀 3、地网检查实例已被腐蚀一半左右的圆钢 水贝站地网腐蚀情况图片水贝站地网腐蚀情况图片 电缆沟内接地带的腐蚀情况 3、地网检查实例水贝站地网腐蚀情况图片水贝站地网腐蚀情况图片 运行10年的18mm圆钢直径仅剩12mm3、地网检查实例六、防腐蚀措施六、防腐蚀措施 n提高导体的截面积 n改为铜材敷设 n改善施工工艺 序号金属性质年腐蚀率R（%）1

16、普通钢材32铜13镀锌钢材2广东地区普遍的土壤腐蚀率 3、地网检查实例 220kV 220kV变电站地网用铜和钢的投资比较变电站地网用铜和钢的投资比较 材料直径规格/mm数量单价/万元总价/万元地网寿命/年铜141站535342年钢221站424216年第四节第四节 铜地网的设计铜地网的设计 与施工与施工变电站地网腐蚀及改造4、铜地网的设计与施工一、铜地网的设计一、铜地网的设计n地网导体截面积的选择：n地网的寿命计算：4、铜地网的设计与施工二、二、110KV中心城变电站用钢敷设地网的造价 序号名 称型号及规格单位数量单 价金额1水平接地线22圆钢m220021.0046200.002设各接地引

17、下线16圆钢m70016.0011200.003垂直接地极L505角钢根5740.002280.004祼铜线185mm2m100240.0024000.005铜排-404m100120.0012000.006镀锌扁钢-606m190020.0038000.007其它施工费等170000.00合 计303680.004、铜地网的设计与施工110KV中心城变电站用铜材敷设地网的造价 序号序号名称名称型号及型号及规规格格单单位位数数 量量单单 价价金金 额额1铜排-505m2200120.00264000.002设各接地引下线16m70016.0011200.003垂直接地极L505根5740.00

18、2280.004祼铜线185mm2m100240.0024000.005铜排-404m100120.0012000.006镀锌钢-606m190020.0038000.007焊接点、接头250000.00合 计601480.004、铜地网的设计与施工三、铜材的选取三、铜材的选取n铜绞线 n电镀铜包钢单线和绞线 n圆铜及铜板材 n钢镀铜接地棒4、铜地网的设计与施工30%导电率的铜包钢线 芯线直径（mm）铜层厚度mm直流电阻标称直径允许误差标称厚度允许电阻Km1.630.010.1720.004-0.00428.151.450.010.1530.004-0.00435.481.290.010.13

19、60.004-0.00444.831.150.010.120.004-0.00356.371.020.010.110.003-0.00371.230.810.0070.0850.002-0.0021130.7240.0070.0760.002-0.00271430.640.0070.0670.002-0.006183.50.570.0070.060.0018-0.0052360.510.0070.0530.0016-0.0043004、铜地网的设计与施工电镀铜包钢绞线 型号规格截面积（mm2）单丝直径（mm）股数外径（mm）HD16C161.7075.10HD25C252.1576.50HD3

20、5C352.5277.60HD50C503.0079.00HD70C703.52711.00HD95C952.521912.60HD120C1202.801914.00HD150C1502.303716.00HD185C1852.503717.60HD240C2402.803720.00HD300C3003.203722.404、铜地网的设计与施工四、铜导体的连接四、铜导体的连接n放热熔焊接n多股铜绞线压接压接：压接管是专用的铜压接管，压接钳是专用的手动液压压接机，压接后的接头接触面略小，优点是造价低。4、铜地网的设计与施工不同连接方式的软铜线的Tm与Smin Tm.smin连接方式Tm允许通

21、过3秒故障电流的Smin（mm2）2千安3千安10千安15千安20千安30千安比例铜(银)焊45016.1140.2780.54120.81161.08241.62131%压接25020.4451.1102.19153.29204.38306.57166%锡焊22021.6954.21108.43162.62216.85625.28176%铜线绑扎10034.6486.6173.2259.81346.46519.62284%热熔焊12.330.7461.4992.23122.98184.46100%4、铜地网的设计与施工五、铜地网电气性能指标五、铜地网电气性能指标 n铜的导电性能较好，电阻率低

22、，电流泄漏快 铜和钢埋在地下时电气性能表材料电阻率导磁率载流量A/mm2钢13863640铜1711214、铜地网的设计与施工同样地网在边角注入电流的电气各参数（均匀土壤）材料阻抗网内电位差%跨步电势系数%接触电势系数%钢材0.22666.5248.80313.852铜材0.10212.6365.68815.107在中心注入电流的电气各参数（均匀土壤）材料阻抗网内电位差%跨步电势系数%接触电势系数%钢材0.12832.6643.35214.401铜材0.0921.8085.01115.0674、铜地网的设计与施工六、结论六、结论 n当地网对铜材腐蚀率超过.7%年，用铜地网经济。n当流入地网的对短路电流超过10000A，地网对钢材腐蚀超过2%年，考虑用铜地网经济。n选择铜地网时，如果不考虑经济，铜材料选取顺序为铜材铜绞线铜包钢。n铜地网连接应采用热熔焊接。谢谢！谢谢！结束结束