变电站铜接地网与经济管理知识分析

500kV、220kV变电所铜接地网与钢接地网的技术经济比较500kV、220kV变电所铜接地网与钢接地网的技术经济比较批准：审核：校核：编制：目录TOC\o"1-2"\h\z\u1. 概述 12. 技术比较 32.1 性能比较 32.2 截面选择 52.3 接地体连接方式 62.4 接地点布置 103. 经济比较 113.1 500kV变电所 113.2 220kV变电所 213.3 220kV变电所改造 293.4 综合比较 344. 结论 36附件：附件1500kV某变焊接点统计一览表附件2220kV某变（新建）焊接点统计一览表附件3500kV某变全所接地布置图附件4220kV某变（新建）全所接地布置图附件5220kV某变（新建）全所接触电位差及跨步电位差计算书——扁钢附件6220kV某变（新建）全所接触电位差及跨步电位差计算书——铜附件7铜接地网相关文献资料概述随着电力系统的进展，对变电所接地设计的要求也越来越高。长期、可靠、稳定的接地系统，是维持设备稳定运行、保证设备和人员安全的全然保障，接地系统长期安全可靠运行的关键在于品质好的接地材料和可靠的连接。我国传统接地体均采纳钢材质，其要紧缘故是我国自身铜储探明量的不足加上西方国家过去对我国的封锁，我国不容易取得铜。为节约有色金属，在20世纪50～60年代提出“以钢代铜，以铝代铜”，因此一度大量选用钢材和铝材，这种做法一直得到专门好的推广和认同。而国外（除前苏联国家，中国和印度以外），铜材作为接地材料已有超过100年的历史，而且是唯一的选择。目前，我国大部分地区的变电所仍然使用镀锌扁钢作为接地材料，但几十年的实践证明镀锌钢并不是解决接地装置腐蚀问题的最好成绩选择，象华北电网天津北郊500KV变电站投运8年后开挖检查发觉，接地装置腐蚀严峻，有的甚至已被腐蚀断，不得不投巨资更换成铜接地装置。还有，北京房山变电站，大同二电厂等大型500kV变电站投运10-11年后，因腐蚀严峻均重新更换了原镀锌钢接地装置。由因此重新铺设接地装置，恢复路面和绿化等工作花费了许多资金，因此整个改造工程比新建接地装置所需费用增加专门多。我国目前高压变电站要紧于上世纪八十年代投入使用，在往常由于投入使用时刻不太长，腐蚀问题不算专门严峻。但自上世纪中期以后，随着镀锌钢接地装置腐蚀问题的不断暴露，每年需投入大量资金和人力改造镀锌钢接地装置。使越来越多的电力部门认识到必须改变往常的老观念，采取更加有效的防腐措施。我国解放前，曾大量采纳铜材作为接地材料，如天津塘沽110kV变电站，上海杨树浦电厂等，经检查，其接地装置至今仍然合格，至今仍可使用。在外资投资的工厂，电厂的变电站中，大量使用铜接地装置，如秦山核电站，连云港核电站，无锡海力士半导体变电站，INTEL等。目前铜材差不多不再作为国家战略物资，国家外汇储备充沛，在上海成立了铜期货交易所，能够专门方便地购买铜。而北京、上海、江苏、浙江、山东、广东、辽宁、天津等地区已开始选用热稳定性能好、导电性能强、耐腐性强的铜材做接地，其连接采纳先进的放热焊接技术。国家电网公司“25项重大反措”中明文规定“在腐蚀性比较严峻的枢纽变电站宜采纳铜材接地网”，有些地区还制定了相关的技术政策，象北京电力公司要求地下站，室内站应采纳铜接地装置，上海和天津电力公司要求新建、改造变电站应采纳铜接地装置。本报告首先从从技术角度比较分析了铜接地网和钢接地网的特点，包括：铜、钢性能比较；接地体截面选择比较；接地体连接方式比较；接地点布置比较。其次，以500kV某变电所工程、220kV某变电所新建工程以及220kV某变电所改造工程的接地网设计为实例，对铜接地网与钢接地网的经济性进行比较分析，要紧涵盖以下两个方面的内容：（1）投资比较。依照电力行业的现行定额、取费标准、材料预算价格，编制出钢接地点案、不含焊接点的铜接地点案以及含焊接点的铜接地点案的造价，即“安装工程预算表”。（2）指标及评价。现行的评价方法较多，诸如内部收益率、年费用法、财务净现值、投资回收期、投资利润率、投资利税率等，由于全所接地仅属于变电工程的一个单项工程，不具备独立计算成本、利润及其他相关财务费用的条件，经查阅有关资料和请教专家，采纳“年费用法”进行方案评价和比选。即计算和比较钢接地点案、不含焊接点的铜接地点案以及含焊接点的铜接地点案的年费用。（3）综合评价。针对铜接地网的不同设计寿命，计算并比较不同的年费用值。

技术比较性能比较分不从导电性、热稳定性、耐腐蚀性等方面比较铜接地体与热镀锌钢接地体的差异。导电性能铜和钢在20˚C时的电阻率分不是17.24×10-6（Ω·mm）和138×10-6（Ω·mm），因此铜的导电率是钢的8倍。即，铜接地体导电性能较钢接地体好。热稳定性铜的熔点为1083˚C，短路时最高同意温度为450˚C；而钢的熔点为1510˚C，短路时最高同意温度为400˚C。因此，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三倍。耐腐性接地体的腐蚀要紧有化学腐蚀和电化学腐蚀两种形式，在多数情况下，这两种腐蚀同时存在。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。铜的表面会产生附着性极强的氧化物（铜绿），能够对内部的铜起专门好的爱护作用，阻断腐蚀的形成。当铜与其它金属（钢结构、水管、气管、电缆护套等）共存地下时，铜作为阴极可不能受腐蚀，腐蚀的是后者。钢材是逐层腐蚀，镀锌层具有一定的抗腐蚀性。钢接地体接头部位通过高温电弧焊接加工后会出现点腐蚀情况，一般最多只能保证10年。而铜腐蚀不存在点蚀情况，寿命较长。可见，铜接地体的耐腐性显著优于钢接地体。目前我国变电所接地系统均存在不同的腐蚀问题，特不是有些运行十年以上的变电所腐蚀相当严峻。尽管在设计时各设计人员已通过增大接地极截面来考虑30年的防腐问题，在实际运行中也采纳部分开挖和测量接地电阻等方法来检测腐蚀问题。但由于实际腐蚀情况更严峻，以及钢与铜的腐蚀机理不同，实施效果不太理想。以下是在美国联邦电气接地研究工程技术咨询委员会在2001年1月29日，在美国内华达州BALBOA地区现场开挖图片，该工程安装于1992年。该镀锌钢接地极在中间一部分腐蚀相当严峻，但测量接地电阻时，专门难发觉接地网腐蚀问题。一旦通过大的故障电流，由于截面太小，容易熔断，从而导致故障电流不能通过接地网顺利泄到大地，从而导致地电位升高，而出现“反击”现象，对直流，爱护，通信，信号等二次设备和低压系统故障和损坏，甚至损坏变压器等重要设备。而镀铜钢棒则几乎没有任何腐蚀。铜接地体施工方便设计推举水平主网采纳铜绞线，由于铜绞线柔性好，同意的弯度半径小，因此拐弯方便，穿管容易。铜线的高机械强度，使其能够成卷供货，便于机械化施工。搭接处采纳放热焊接，操作方便，加快施工进度，节约人工费用，简化施工工艺，更重要的是保证了铜接地网的连接质量。设计推举垂直地网采纳铜镀钢接地棒，由于接地棒截面大大小于角钢，在作垂直接地施工方面工作量减小，并能垂直深入土壤，使通过加大垂直接地深度来降低接地电阻成为一种可能。综上所述，铜接地体与热镀锌钢接地体相比，铜接地体在导电性能、热稳定性能、耐腐蚀性、接点焊接质量和施工便利方面有显著的优越性。截面选择钢接地体截面选择充分考虑电网的规划进展规模，一般的500kV及220kV变电所中的主接地网采纳60×8（截面480mm2）的镀锌扁钢，接地引下线采纳80×8（截面640mm2）的镀锌扁钢。铜接地体截面选择忽略腐蚀的阻碍对铜接地体进行热稳定校验时，铜接地引下线的最小截面应满足下式：式中： —接地引下线的最小截面，mm2；—流过接地引下线的短路电流稳定值，A（依照系统5～10年进展规划，按系统最大运行方式确定）；—短路电流的等效持续时刻，s；—接地引下线材料的热稳定系数，依照材料的种类、性能及最高同意温度和短路前接地引下线的初始温度确定。计算用故障电流原则上应按变电所远景最大运行方式、站内发生接地故障时的故障电流，当系统情况不是十分明确时，依照江苏省电力公司有关文件，500kV系统单相接地短路电流按63kA设计，220kV单相接地短路电流按50kA设计。短路等效持续时刻式中： —短路电流的等效持续时刻，s；—主爱护动作时刻，s；—断路器失灵爱护动作时刻，s；—开关固有动作时刻，s；目前江苏省220kV系统线路爱护配置差不多采纳“11，901”系列爱护，各套装置均设有高频、距离和零序电流爱护。距离爱护和零序爱护各有三段，后备爱护为近后备。依照系统爱护整定时刻，短路等效持续时刻500kV系统建议取0.35秒，220kV系统取0.6秒。由规程DL/T621－1997《交流电气装置的接地规程》附录C表C1查得铜的热稳定系数为210，则铜接地引下线的截面计算如下（单位：mm2）：对500kV系统对220kV系统依照电缆厂提供的产品样本，一般选用的铜接地体规格有25mm2、50mm2、75mm2、95mm2、120mm2、150mm2、240mm2等多种不同型号的多股裸铜线和铜排。考虑腐蚀因素，并留有充分的裕度，500kV变电所和220kV变电所铜接地引下线的截面均取200mm2（铜排）。水平接地网截面按照《交流电气装置的接地》（DL/T621-1997）规定，取接地引下线的75％，即水平接地体截面取150mm2（裸铜绞线）。综上所述，铜接地体的截面显著小于钢接地体。接地体连接方式变电所的接地网金属导体存在着大量的连接，只有可靠的、牢固的连接才能保证接地网的运行可靠性。钢接地体的连接方式目前，钢接地体之间的连接均为传统的电弧焊接方式，高温电弧会破坏接地体接头部位的镀锌层，有可能导致点腐蚀的出现，严峻阻碍接地体的寿命。此外，电弧焊接连接不是真正的分子性连接，焊接点关于接地体的导电性能也有阻碍。关于钢接地体能否采纳放热焊接接法，设计也作过研究与尝试，由于钢接地体设计截面过大，未能被采纳，要紧有以下缘故：（1）大型、非标模具制造困难，造价高；（2）焊粉用量大；（3）由于钢接地体本身防腐性能差，焊接质量的提高意义不大；（4）焊接点较多，费用太高。铜接地体的连接方式目前铜接地体要紧有以下四种连接方式：（1）铜银焊连接法扁铜条与扁铜条之间、扁铜条与裸铜绞线之问、裸铜绞线与裸铜绞线之间的连接都能够使用铜银焊连接法，常用的铜银焊接有乙炔焊、电弧焊等，但焊接都只是表面搭接，内部并没有熔合，接头不致密，性能只比压接和螺栓连接略好，焊接接头的性能还要取决于操作技术工的熟练程度，特不是铜焊，即使是持有专门工种上岗证，也比较容易出现一些焊接缺陷，无法从表面观看合格与否。基于以上缘故，铜银焊连接法在电力工程接地系统实际施工中专门少应用。（2）压接线夹连接法裸铜绞线与裸铜绞线之间的连接大多使用压接线夹连接法。但这种方法比较适用于两条裸铜绞线一对一连接，无法做好十字交叉连接。如要十字交叉，则要求有专门十字接线线夹，或者要先形成接地铜排和接地线夹，处理好两者之间的接触面后，再使用螺栓连接法。（3）螺栓连接法扁铜条与扁铜条之间、扁铜条与裸铜绞线之间、裸铜绞线与裸铜绞线之间的连接还可用螺栓连接，该方法与压接线夹连接法互为补充。但螺栓连接处的接触标准应按现行国家标准《电气装置工程母线装置施工及验收规范》的规定处理。目前，压接线夹法和螺栓连接法在施工现场应用最为广泛，这和我国的电力施工技术工人的认识和训练程度有着紧密的关系。（4）放热焊接连接法放热焊接工艺最早是由美国艾力高公司（ERICO）的查尔斯·卡特威尔博士1938年开发的，该工艺最早用于铁路信号线焊接。艾力高公司为表彰卡特威尔博士（Dr.CharlesCadwell）的贡献，将该工艺的商标命名为CADWELD。目前数以千万计的CADWELD焊接在使用了五十多年后，性能依旧良好。放热焊接利用活性较强的铝把氧化铜还原，整个过程需时仅数秒，反应所放出的热量足以使被焊接的导线端部融化形成永久性的分子合成。铜基放热反应的一般公式是：3Cu2O+2Al→Al2O3+3Cu+热量（2735˚C）放热焊接的作业程序：预备工作：将导线和模具清理洁净，再将模具用喷灯加热以去除水分，然后把导线放入模具内，扣紧夹具以固定模具。把杯状焊药放入模具内；将电子操纵器终端夹到点火条上；盖上盖子持续按下电子操纵器按钮5秒后点火；打开模具并移去钢杯，就可见焊接好的接头。清除焊渣，等待下一次焊接。放热焊接接头的特性：外形美观一致；连接点为分子结合，没有接触面，更没有机械压力，因此，可不能松弛和腐蚀；具有较大的散热面积，通电流能力与导体相同；熔点与导体相同，能承受故障大电流冲击，不至熔断。放热焊接连接法能够完成各种导线间不同方式的连接，如直通型、丁字型、十字型等；还能够完成不同材质导线的连接，如一般钢铁、铜、镀锌钢、铜镀钢等之间的连接；甚至能够实现导体间不同形状的连接，如铜导线与铜镀钢接地棒的连接、铜导线与铜板的连接、铜导线与接地镀锌钢管的连接、导线与钢筋的连接以及导线与槽钢的连接。这种方法接头有着广泛的连接方式，而且耐腐蚀性好且接触电阻低，已逐步得到推广应用。放热焊接的优点：焊接方法简单，容易掌握；无需外接电源或热源；供焊接用的材料、工具专门轻、携带方便；焊接点的载流能力与导线的载流能力相等；焊接是一种永久性的分子结合，可不能松脱；焊接点像铜一样，耐腐蚀性能强。焊接速度快捷，节约人工；从焊口的外观上便能鉴定焊接的质量；可用于焊接铜、铜合金、镀铜钢、各种合金钢，包括不锈钢及高阻加热热源材料。其缺点是由于目前在国内应用不多，价格稍高，基层施工人员对其特性认识不足。但假如能在全国普遍采纳，价格将会下降，施工人员技术也会更熟练在国外，放热焊接已通过UL标准严格论证，并被IEEEStd80大纲等规程中指定为接地系统中埋地导体地连接方式。在国内，放热焊接技术已通过国家电力公司武汉高压研究所、浙江电力试验研究所等部门产品质量监督检验中心地检验，并已应用在电力系统的重点工程。综上所述，放热焊接是铜接地体的理想连接方式，尽管价格高，但其方便快捷的操作、优秀的焊接质量是其他连接方式不可实现的。正是因为具备如此可靠、牢固的连接方式，铜接地体的性能比钢接地体更胜一筹。接地点布置采纳镀锌扁钢设计的接地网，考虑到扁钢会锈蚀，为保障可靠的接地，按《二十五项反措要求》：变压器中性点应采纳双接地引下线、重要设备及设备构架宜采纳双接地引下线，且应接入主接地网的不同网格。采纳铜接地网后，由于能够忽略接地引下线的腐蚀、增强了引下线的热稳定性，因此关于除变压器中性点以外的接地引下线建议选用单接地引下线，不仅能够满足接地可靠性要求，还能够降低投资。

经济比较500kV变电所工程概况建设规模结合电网进展规划及500kV某变电所在系统中的作用，该变电所的建设规模为：主变压器：本期建设2×1000MVA变压器，远景为4×1000MVA变压器。500kV出线：本期8回，远景12回。220kV出线：本期12回，远景16回。无功补偿装置：本期每台主变低压侧各设1组60Mvar并联电抗器和3组60Mvar并联电容器。远景每台主变低压侧各设4组无功补偿装置。配电装置形式本工程500kV配电装置布置在变电所西侧，220kV配电装置布置在变电所东侧，中间是主变场地和35kV配电装置，主变场地的南侧是进所道路、主操纵楼。500kV配电装置：采纳悬吊式管母线，按H-GIS“2+1”220kV配电装置：为与220kV双母线双分段接线形式、出线规划相适应，采纳户外GIS设备一列布置。占地10.91亩。35kV配电装置和主变压器布置在500kV与220kV配电装置之间，主变压器紧靠500kV配电装置，其东侧是35kV配电装置。材料统计接地网布置图见附件3。钢接地点案的材料统计结果见表1，铜接地点案的材料统计结果见表2。表1 采纳钢接地设计的材料表序号名称型号及规范单位数量备注1热镀锌角钢∠50×6，L=2500根400主接地网垂直接地体2热镀锌扁钢－80×8m5000设备引下线3热镀锌扁钢－60×8m15980主接地网水平接地体4热镀锌扁钢－50×6m8220室内及电缆沟接地体5断线卡紧固件M16×35，GB5-76套876铜排－50×4m3007铜排－25×4m1240设备接地端子和封顶钢板连接用8铜绞线截面100mm2m3260电缆主沟内高频电缆接地用9铜绞线截面50mm2m540电缆支沟内高频电缆接地用10铜绞线截面20mm2m220电缆支沟至结合滤波器装置接地用11临时接地端子M12×25，GB5-76套4312焊接点个4222详见附件1表2 采纳铜接地设计的材料表序号名称型号及规范单位数量备注1镀铜钢棒Φ14.2，L＝1220根800主接地网垂直接地体2铜排－50×4m2500设备引下线3铜绞线截面150mm2m15980主接地网水平接地体4铜排－25×4m1000室内接地体5热镀锌扁钢－60×6m7220电缆沟内接地体6断线卡紧固件M16×35，GB5-76套877铜排－50×4m3008铜排－25×4m1240设备接地端子和封顶钢板连接用9铜绞线截面100mm2m3260电缆主沟内高频电缆接地用10铜绞线截面50mm2m540电缆支沟内高频电缆接地用11铜绞线截面20mm2m220电缆支沟至结合滤波器装置接地用12临时接地端子M12×25，GB5-76套4313焊接点个2564详见附件1安装工程预算表钢接地点案的造价见表3，铜接地点案的造价见表4、表5。编制原则如下：（1）项目划分和概算费用构成及计算标准按电力工业部2002年颁发的《电力工业差不多建设预算治理制度及规定》和江苏省电力公司苏电建[2002]1440号文执行。（2）电气安装工程定额按2002年出版的《电力建设工程预算定额》执行。（3）材料价格按照华东电业治理局1998颁发的《电力建设装置性材料预算价格》，接地铜材由于受市场价格阻碍较大，变数较多，结合近期工程预算编制资料，预算价格每吨取36500元。采纳钢接地点案的造价约191.65万元；采纳铜接地点案的造价（不含焊接点）约247.54万元，铜接地点案的造价（含焊接点）约291.82万元，其中焊接点造价约44.28万元。表3 500kV变电所钢接地安装工程预算表（金额单位：元）编号项目名称及规范单位数量单价合价主材安装费人工费主材安装费人工费1垂直接地极制作安装（热镀锌角钢）根40030.5811.421223245682户外接地母线敷设（接地扁钢80*8mm2以下）100m40.2655.95511.5626369205653户外接地母线敷设（接地扁钢80*8mm2）100m159.81327.96999.62122081597364户内接地母线敷设100m65.76555.91291.936557191955避雷网沿砼块敷设100m16.44440.68173.25724528486设备接地引下线100m50396.08208.3219804104167接地铜排100m15.4771.61585.9118839023主材1镀锌接地极，∠50×6，L=2.5m，总计440mt3.8205319203212镀锌接地扁钢t104.745319557132－80×8，总计5000mt25.1－60×8，总计15980mt60.245－50×6，总计8220mt19.3993铜排-50×4，总计300mt0.66636500243094铜排-25×4，总计1240mt1.103636500402815铜绞线，截面100mm2，总计3260mt3.26323831055696铜绞线，截面50mm2，总计540mt0.24033238377827铜绞线，截面20mm2，总计220mt0.0443238314258临时接地端子只4320860损耗%375767922730小计780409326298226351变电安装工资调整%4.72263512263511063810638.5差不多直接费780409336936236990其他直接费冬雨季施工增加费%9.0722635120530施工工具用具使用费%8.3422635118777现场经费临时设施费%2.7111734530168现场治理费%39.7522635189975直接费780409496386226351间接费企业治理费%35.5422635180445职工差不多养老保险和失业保险%2243922996630工会经费、教育经费和住房公积金%14.922635133726财务费用%1.0111734511174施工机构转移费%12.4622635128203打算利润%71526973106888税金%3.445163386156286合计780409909738226351总计1916498表4 500kV变电所铜接地安装工程预算表（不含放热焊接点）（金额单位：元）编号项目名称及规范单位数量单价合价主材安装费人工费主材安装费人工费1垂直接地极制作安装（镀铜棒）根8008.226.78657654242户外接地母线敷设（铜绞线，电缆沟）100m72.2855.40350.6061760253133户外接地母线敷设（铜绞线150mm2以下）100m40.2412.95220.651660088834户外接地母线敷设（铜绞线150mm2）100m159.8412.95220.6565989352605户内接地母线敷设100m10555.91291.9555929196设备接地引下线100m25396.08208.32990252087接地铜排100m15.4771.61585.9118839023主材1镀铜棒，Φ14.2，L=1.22m，总计423m根8004503600002接地铜排t11.4336500417189－50×4，总计5300mt9.434－25×4，总计2240mt1.99583铜绞线，截面150mm2，总计15980mt21.477323836954944铜绞线，截面100mm2，总计3260mt3.26323831055695铜绞线，截面50mm2，总计540mt0.24033238377826铜绞线，截面20mm2，总计220mt0.0443238314257镀锌接地扁钢-60×6，总计7220mt20.43353191086818临时接地端子只4320860损耗%3144500043350小计148835017826992030变电安装工资调整%4.7920309203043254325.4差不多直接费148835018259492030其他直接费冬雨季施工增加费%9.07920308347施工工具用具使用费%8.34920307675现场经费临时设施费%2.7167094445115现场治理费%39.759203036582直接费148835028031396355间接费企业治理费%35.549203032707职工差不多养老保险和失业保险%2237986883571工会经费、教育经费和住房公积金%14.99203013713财务费用%1.0167094416709施工机构转移费%12.469203010221打算利润%71925584134791税金%3.445206037570980合计174035064300592030总计2475385表5 500kV变电所铜接地安装工程预算表（含放热焊接点）（金额单位：元）编号项目名称及规范单位数量单价合价主材安装费人工费主材安装费人工费1垂直接地极制作安装（镀铜棒）根8008.226.78657611932户外接地母线敷设（扁钢，电缆沟）100m72.2855.40350.6061760721713户外接地母线敷设（铜绞线150mm2以下）100m40.2412.95220.6516600205654户外接地母线敷设（铜绞线150mm2）100m159.8412.95220.6565989817475户内接地母线敷设100m10555.91291.9555929196设备接地引下线100m25396.08208.32990252087接地铜排100m15.4771.61585.91188390238焊接点个2564150384600主材1镀铜棒，Φ14.2，L=2.4m，总计423m根8004503600002接地铜排t11.4336500417189－50×4，总计5300mt9.434－25×4，总计2240mt1.99583铜绞线，截面150mm2，总计15980mt21.477323836954944铜绞线，截面100mm2，总计3260mt3.26323831055695铜绞线，截面50mm2，总计540mt0.24033238377826铜绞线，截面20mm2，总计220mt0.0443238314257镀锌接地扁钢-60×6，总计7220mt20.43353191086818临时接地端子只4320860损耗%3135525540658小计174035056286992030变电安装工资调整%4.7920309203043254325差不多直接费174035056719492030其他直接费冬雨季施工增加费%9.07920308347施工工具用具使用费%8.34920307675现场经费临时设施费%2.7205554455500现场治理费%39.759203036582直接费174035067529892030间接费企业治理费%35.549203032707职工差不多养老保险和失业保险%2237986883571工会经费、教育经费和住房公积金%14.99203013712财务费用%1.0205554420555施工机构转移费%12.469203011467打算利润%72325660162796税金%3.445248845685727合计1740350108583392030总计2918213指标及评价采纳“年费用法”对两种接地点案进行经济评价。“年费用法”是指将技术方案在分析期内的总费用（包括投资及经营费用）按资金回收系数（总费用为终值时，则按偿债基金系数）平均分配到使用年限的每年的费用，并比较年费用的大小，以年费用小的方案为优。年费用不但包含了年经营费用，而且还包含了投资因素，即包含了资金（或建设投资）的恢复费用，因此采纳“年费用法”计确实是本评价的最优选择。年费用通用计算公式为：本报告假定钢接地网的设计寿命为20年，铜接地网的设计寿命为50年，由此得出：铜接地点案的年费用：计及放热焊接点费用：291.82×0.0817+(291.82/50×6.12%)×12.2335＝28.21万元不计及放热焊接点费用：247.54×0.0817+(247.54/50×6.12%)×12.2335＝23.93万元钢接地点案的年费用：191.65×0.1018+7+(191.65/20×6.12%)×9.82＝32.27万元采纳“年费用法”得到的经济评价结果见表6。表6 500kV变电所铜接地与钢接地经济评价项目单位铜接地（计及放热焊接点费用）铜接地（不计及放热焊接点费用）钢接地静态投资万元266.62222.34191.65建设期贷款利息6.12%12.3111.088.14施工期月223导通试验、测试费用讲明万元／年无无7寿命期年505020内部收益率%888年费用万元28.2123.9332.27讲明：导通试验每年一次，等年计算；接地网测试6年一次，每年摊销。可见，不管是否计及放热焊接点费用，铜接地点案的年费用均远较钢接地点案低。不考虑焊接点费用时，铜接地点案优越性更加显著。

220kV变电所工程概况建设规模220kV某变电所建设规模如下：主变压器：本期建设1×180MVA主变，远景3×180MVA主变；220kV出线：本期6回，远景12回；110kV出线：本期6回，远景12回；35kV出线：本期4回，远景8回。无功配置：本期2×6Mvar并联电容器组，3×12Mvar并联电容器组；远景6×6Mvar并联电容器组，6×12Mvar并联电容器组。配电装置形式220kV配电装置：采纳支持管母线中型、断路器双列、母线双列布置型式，断路器和CT之间设检修道路，220kV间隔宽度13m，所有土建构筑物本期一次建成。110kV配电装置：采纳常规支持管母线中型、断路器单列、母线双列布置型式，断路器和CT之间设检修道路，110kV间隔宽度8m，所有构筑物本期一次建成。35kV配电装置：推举手车开关柜，采纳电缆段出线。35kV并联补偿电容器装置：采纳屋外成套装置并联电容器。材料统计接地网布置图见附件4。采纳钢接地设计的材料表见表7，采纳铜接地设计的材料表见表8。表7 采纳钢接地设计的材料表序号名称型号及规范单位数量备注1热镀锌角钢∠50×5，L=2500根136主接地网垂直接地体2热镀锌扁钢－80×8m2000设备引下线3热镀锌扁钢－60×8m8250主接地网水平接地体4热镀锌扁钢－50×6m2750室内及电缆沟接地体5断线卡紧固件M16×35，GB5-76套676铜排－25×4m50011临时接地端子M12×25，GB5-76套1412焊接点个1842详见附件2表8 采纳铜接地设计的材料表序号名称型号及规范单位数量备注1镀铜棒Φ14.2，L＝2400根136主接地网垂直接地体2铜排截面150mm2m1000设备引下线3铜排截面120mm2m8250主接地网水平接地体4铜排－25×4m2750室内及电缆沟接地体5断线卡紧固件M16×35，GB5-76套676铜排－25×4m5007临时接地端子M12×25，GB5-76套148焊接点个1116详见附件2接触电势和跨步电势分不对钢接地网和铜接地网进行接触电势和跨步电势的计算，见附件5和6。计算结果如表9所示。表9 不同接地网方案的接触电势与跨步电势比较220kV配电装置场地110kV配电装置场地接触电势（V）跨步电势（V）接触电势（V）跨步电势（V）最大值同意值(ρ＝500Ωt=0.15s)最大值同意值(ρ＝50Ωt=0.15s)最大值同意值(ρ＝50Ωt=0.15s)最大值同意值(ρ＝50Ωt=0.15s)钢接地网498.81668.735171.77539.636103.631471.21335.563539.636铜接地网555.914668.735162.236539.636115.495471.21333.705539.636安装工程预算表钢接地点案的造价见表10，铜接地点案的造价见表11、表12。采纳钢接地点案的造价约71.86万元；采纳铜接地点案的造价（不含焊接点）约93.9万元，铜接地点案的造价（含焊接点）约115.02万元，其中焊接点造价约23.08万元。表10 220kV变电所钢接地安装工程预算表（金额单位：元）编号项目名称及规范单位数量单价合价主材安装费人工费主材安装费人工费1垂直接地极制作安装根13630.5811.42415915532户外接地母线敷设100m661327.96999.687645659743户内接地母线敷设100m27.5555.91291.91528880274避雷网沿砼块敷设100m16.5440.68173.25727128595设备接地引下线100m20396.08208.32792241666接地铜排100m5771.61585.938582930主材1镀锌接地极，∠50×5，L=2.5m，总计340mt1.2818531968182镀锌接地扁钢t47.6335319253357－80×8，总计2000mt10.04－60×8，总计8250mt31.103－50×6，总计2750mt6.493铜排-25×4，总计500mt0.44536500162434临时接地端子只1420280损耗%32766988301小计28499912614385509变电安装工资调整%4.7855098550940194019差不多直接费28499913016285509其他直接费冬雨季施工增加费%9.07855097756施工工具用具使用费%8.34855097131现场经费临时设施费%2.741516111209现场治理费%39.758550933990直接费28499919024885509间接费企业治理费%35.548550930390职工差不多养老保险和失业保险%2216718236780工会经费、教育经费和住房公积金%14.98550912741财务费用%1.04151614152施工机构转移费%12.468550913315打算利润%757262540084税金%3.44561270921022合计28499934873284864总计718595表11 220kV变电所铜接地安装工程预算表（不含放热焊接点）（金额单位：元）编号项目名称及规范单位数量单价合价主材安装费人工费主材安装费人工费1垂直接地极制作安装（镀铜棒）根13617.514.5238019722户外接地母线敷设100m66412.95220.6527255145633户内接地母线敷设100m27.5555.91291.91528880274避雷网沿砼块敷设100m16.5440.68173.25727128595设备接地引下线100m10396.08208.32396120836接地铜排100m5771.61585.938582930主材1镀铜棒，Φ14.2，L=2.4m，总计327m根136450612002接地铜排t15.6536500571161－30×5，截面150mm2，总计1000mt1.78－30×4，截面120mm2，总计8250mt10.973－25×4，总计2750+500mt2.89583临时接地端子只1420280损耗%361224118367小计6306086001332434变电安装工资调整%4.7324343243415241524差不多直接费6306086153732434其他直接费冬雨季施工增加费%9.07324342942施工工具用具使用费%8.34324342705现场经费临时设施费%2.769214518688现场治理费%39.753243412893直接费6510089876532434间接费企业治理费%35.543243411527职工差不多养老保险和失业保险%2211084424386工会经费、教育经费和住房公积金%14.9324344833财务费用%1.07701197701施工机构转移费%15.69324345089打算利润%778290954804税金%3.44583771328859合计65100823596432434总计939806

表12 220kV变电所铜接地安装工程预算表（含放热焊接点）（金额单位：元）编号项目名称及规范单位数量单价合价主材安装费人工费主材安装费人工费1垂直接地极制作安装（镀铜棒）根13617.514.5238019722户外接地母线敷设100m66412.95220.6527255145633户内接地母线敷设100m27.5555.91291.91528880274避雷网沿砼块敷设100m16.5440.68173.25727128595设备接地引下线100m10396.08208.32396120836接地铜排100m5771.61585.9385829307焊接点个1116180200880主材1镀铜棒，Φ14.2，L=2.4m，总计327m根136450612002接地铜排t15.6536500571161－30×5，截面150mm2，总计1000mt1.78－30×4，截面120mm2，总计8250mt10.973－25×4，总计2750+500mt2.89583临时接地端子只1420280损耗%361224118367小计65100826089332434变电安装工资调整%4.7324343243415241524差不多直接费65100826241732434其他直接费冬雨季施工增加费%9.07324342942施工工具用具使用费%8.34324342705现场经费临时设施费%2.789867224264现场治理费%39.753243412893直接费65100830522132434间接费企业治理费%35.543243411527职工差不多养老保险和失业保险%2211084424386工会经费、教育经费和住房公积金%14.9324344833财务费用%1.09765759766施工机构转移费%15.69324345089打算利润%799143069400税金%3.445106083036546合计65100846676832434总计1150210指标及评价采纳“年费用法”对两种接地点案进行经济评价。经济评价结果见表13。铜接地点案的年费用：计及放热焊接点费用：115.02×0.0817+(115.02/50×6.12%)×12.2335＝11.12万元不计及放热焊接点费用：94.0×0.0817+(94.0/50×6.12%)×12.2335＝9.09万元钢接地点案的年费用：71.86×0.1018+4+(71.86/20×6.12%)×9.82＝13.48万元表13 220kV变电所铜接地与钢接地经济评价项目单位铜接地（计及放热焊接点费用）铜接地（不计及放热焊接点费用）钢接地静态投资万元112.9889.971.86建设期贷款利息6.12%3.723.722.32施工期月111.5导通试验、测试费用讲明万元／年无无4寿命期年505020内部收益率%888年费用万元11.129.0913.48讲明：导通试验每年一次，等年计算；接地网测试6年一次，每年摊销。可见，不管是否计及放热焊接点费用，铜接地点案的年费用均较钢接地点案低。不计及放热焊接点费用时，铜接地点案优越性更加显著。

220kV变电所改造对已使用钢接地网的常规220kV变电所接地网进行改造的安装工程预算以及土建工程预算将在本节中详细描述。工程简况220kV某变电所现有规模如下：主变压器：2×180MVA；220kV出线6回；110kV出线8回。220kV、110kV配电装置形式为户外AIS布置，35kV配电装置为户内柜式布置。安装工程预算不含放热焊接点的铜接地改造造价约110.73万元，见表14；含放热焊接点的铜接地改造造价约127.97万元，其中放热焊接点造价约17.84万元，见表15。表14 220kV变电所铜接地改造安装工程预算表（不含放热焊接点）（金额单位：元）编号项目名称及规范单位数量单价合价主材安装费人工费主材安装费人工费1垂直接地极制作安装（镀铜棒）根8008.226.78657654242户外接地母线敷设100m85.162412.95220.6535168187913户内接地母线敷设100m15.029555.91291.983544387主材1镀铜棒，Φ14.2，L=2.4m根8004503600002铜绞线，150mm2m1001948.734882263临时接地端子只1420280损耗%359650617895小计8664015009828602变电安装工资调整%4.7286022860213441344差不多直接费8664015144228602其他直接费冬雨季施工增加费%9.07286022594施工工具用具使用费%8.34286022385现场经费临时设施费%2.766584317978现场治理费%39.752860211369直接费8664018576828602间接费企业治理费%35.542860210165职工差不多养老保险和失业保险%229629521185工会经费、教育经费和住房公积金%14.9286024262财务费用%1.06658436658施工机构转移费%15.69286024488打算利润%774692752285税金%3.44579921227533合计86640121234428602总计1107347表15 220kV变电所铜接地改造安装工程预算表（含放热焊接点）（金额单位：元）编号项目名称及规范单位数量单价合价主材安装费人工费主材安装费人工费1垂直接地极制作安装（镀铜棒）根8008.226.78657654242户外接地母线敷设100m85.162412.95220.6535168187913户内接地母线敷设100m15.029555.91291.983544387铜缆焊溶接头个974150146100主材1镀铜棒，Φ14.2，L=2.4m根8004503600002铜绞线，150mm2m1001948.734882263临时接地端子只1420280损耗%359650617895小计86640119619828602变电安装工资调整%4.7286022860213441344差不多直接费86640119754228602其他直接费冬雨季施工增加费%9.07286022594施工工具用具使用费%8.34586212385现场经费临时设施费%2.781194321922现场治理费%39.752860211369直接费86640123581228602间接费企业治理费%35.542860210165职工差不多养老保险和失业保险%2211548325406工会经费、教育经费和住房公积金%14.9286024262财务费用%1.08119438119施工机构转移费%15.69286024488打算利润%790265363186税金%3.44596583933273合计86640138471128602总计1279714土建工程预算表16 220kV变电所铜接地网改造的土建工程预算（金额单位：元）费用分部分项工程名称计量单位数量单价合计路基片石垫层200厚10m51.3170.278734.85碎石垫层100厚10m448.4379.0235434.94C30砼道路200厚10m51.3510.8226205.07砼地坪100厚10m448.43271.32121668.03墙孔封堵个7510.00750.00电、水沟砼盖板拆装m352.2145.077572.65电、水沟底人工清理m5221.30678.60小型砌体m39.5517.784918.91标志色油漆处4964.001984直接费207947.05独立费拆除渣石汽车外运m3999.4628.0027984.88综合间接费直接费×10.84%22541.46劳保统筹直接费×3.7%7694.04包干费直接费×3%6238.41税金Σ×3.44%9370.76合计281776.60进行铜接地网改造所需土建费用约28.18万元。本改造变电所的规模比前述220kV新建变电所的规模略小，布置方式相近，改造费用共计113.71万元，高于新建变电所的主接地网费用，且施工中土建工作量较大，需采取安全防护措施。

综合比较综上所述，不管是500kV变电所依旧220kV变电所，铜接地网方案的经济性均优于钢接地网方案。针对铜接地网的不同假定设计寿命，本报告还计罢了不同寿命期的年费用值，详见表17、表18。表17 500kV变电所铜接地网不同设计寿命年限的年费用计算表（金额单位：万元）设计寿命年金现值系数资金回收系数500kV年费用不计及放热焊接点费用计及放热焊接点费用20年9.820.101829.3135.1525年10.670.093726.6431.9430年11.260.088824.8529.8035年11.650.085823.6128.3140年11.920.083922.7027.2345年12.110.082622.0226.4150年12.2340.081721.5025.77表18 220kV变电所铜接地网不同设计寿命年限的年费用计算表（金额单位：万元）设计寿命年金现值系数资金回收系数220kV新建年费用不计及放热焊接点费用计及放热焊接点费用20年9.820.101811.8514.8925年10.670.093710.7713.5430年11.260.088810.0512.6335年11.650.08589.5411.9940年11.920.08399.1711.5445年12.110.08268.9111.1950年12.2340.08178.6910.92由上表可见，随着接地网设计寿命的增加，变电所铜接地网的年费用值逐步降低，相对钢接地网的优势更加明显。

结论本报告从技术性和经济性两方面对钢接地点案和铜接地点案进行比较、分析，通过理论研究、工程实例应用等到以下结论：采纳铜接地网技术更加合理：（1）铜接地网相对钢接地网具有：导电性能优、热稳定性能好、耐腐蚀能力强、施工方便、寿命长、投运后检验维护工作量少、无污染等优点。（2）采纳铜接地网，设备引下线的截面仅为200mm2，水平接地体截面仅为150mm2；较采纳镀锌扁钢的接地网，接地体的截面大为减小。由于接地材质截面减小，接地网的接地电阻值略有增加，约为1%~2%，对接地网整体性能的阻碍可忽略不计。（3）铜接地网采纳放热焊接，确保连接点为分子结合、无腐蚀、无松弛，放热焊接操作简单快捷，焊点美观，尽管价格较高，然而相对钢接地网的连接是真正的可靠、牢固的连接。（4）铜接地网多数设备可采纳单点接地，与钢接地网的双接地点相比，不仅能够满足接地可靠性的要求，而且能够减少投资。采纳铜接地网更加经济：500kV变电所和220kV变电所的钢接地点案和铜接地点案经济比较最终结果如下：（1）500kV变电所中，铜接地点案总静态投资291.82万元，其中不计及放热焊接点费用的静态投资247.54万元，放热焊接点费用44.28万元；计及放热焊接点费用的年费用28.21万元，不计及放热焊接点费用的年费用23.93万元。钢接地点案总静态投资191.65万元，年费用32.27万元。年费用铜接地点案优于钢接地点案。（2）220kV变电所中，铜接地点案总静态投资115.02万元，其中不计及放热焊接点费用的静态投资93.9万元，放热焊接点费用23.08万元；计及放热焊接点费用的年费用11.12万元，不计及放热焊接点费用的年费用9.09万元。钢接地点案总静态投资71.86万元，年费用13.48万元。年费用铜接地点案优于钢接地点案。（3）220kV变电所铜接地网改造，不计及放热焊接点的铜接地改造造价约110.73万元，计及放热焊接点的铜接地改造造价约127.97万元，其中放热焊接点造价约17.84万元。进行铜接地网改造所需土建费用约28.18万元。（4）铜接地网的初期投资较钢接地网高，然而在设计寿命周期内，铜接地网的年费用显著低于钢接地网的年费用。同时随着接地网设计寿命的增加，变电所铜接地网的年费用值逐步降低，相对钢接地网的优势更加明显。（5）设计推举水平铜网采纳铜绞线，铜绞线制造工艺简单，采购渠道广泛，有利于工程实施中择优选用高质低价的产品，降低工程造价。（6）依照《二十五项反措要求》，严峻腐蚀地区的枢纽变电所宜采纳铜接地网。依照《岩土工程勘察规范》符合下列条件之一即为严峻腐蚀地区：a）pH<3.5；b）氧化还原电位<100mV；c）电阻率<50Ωm；d）极化电流密度>0.20mA/cm2；e）质量损失>2g。综上所述，铜接地点案的在技术上和经济上均优于钢接地点案。

附件1 500kV某变焊接点统计一览表分类设备名称数量柱子铜接地网钢接地网接地数量焊接点接地数量焊接点500kV配电装置HGIS组合电器(二单元）6121×2讲明11442×2288HGIS组合电器(一单元）461×2482×296单柱接地开关631×2362×272电压互感器3211×2642×2128支柱绝缘子5411×21082×2216避雷器3011×2602×2120构架9111×21822×2364220kV配电装置GIS组合电器（间隔）2411×2482×296电压互感器1211×2242×248避雷器4211×2842×2168构架3811×2762×2152主变及35kV主变压器62×2讲明2244×248SF6断路器621×2242×248水平断口隔离开关821×2322×264接地开关431×2242×248电流互感器1211×2242×248电压互感器611×2122×224母线避雷器221×282×216限流电抗器611×2122×224串联电抗器1211×2242×248电抗器212×284×216电容器412×2164×232主变构架911×2182×236主变进线构架2811×2562×2112中性点支架212×284×216母线支架1121×2442×288水平接地网660660电缆沟150150主控楼等建筑物220220垂直接地极与水平网之间176176铜材之间150600总计25644222讲明：1、“接地点数量”×2：表示设备引下线与设备支架（基础）和水平网均焊接连接，因此一个接地点有两个焊接点。2、主变中性点仍然设两个接地引下点。

附件2 220kV某变（新建）焊接点统计一览表分类设备名称数量柱子铜接地网钢接地网接地数量焊接点接地数量焊接点220kV配电装置SF6断路器831讲明1242讲明148单柱垂直断口隔离开关83124248双柱水平断口隔离开流互感器2411×2讲明2482×2讲明296电压互感器611×2122×224耦合电容器611×2122×224避雷器2711×2542×2108构架441144288母线支架2821562112110kV配电装置SF6断路器82116232单柱垂直断口隔离开关1731512102双柱水平断口隔离开关86148296电流互感器2411×2482×296电压互感器611×2122×224耦合电容器311×262×212避雷器1811×2362×272构架251125250母线支架3621722144主变及35kV主变压器112×2讲明342×2435kV水平断口隔离开关12122435kV电流互感器121×242×2835kV进线避雷器111×222×24主变构架21122435kV构架6116212中性点避雷器211×242×28母线桥支架411428无功补偿35kV水平断口隔离开关52110220水平接地网288288主控楼727435kV开关室2828总计11161842讲明：1、“接地点数量”：表示设备引下线与设备支架（基础）用螺栓连接，而与水平网焊接，因此一个接地点只有一个焊接点。2、“接地点数量”×2：表示设备引下线与设备支架（基础）和水平网均焊接连接，因此一个接地点有两个焊接点。3、主变中性点仍然设两个接地引下点。

附件3 500kV某变全所接地布置图

附件4 220kV某变（新建）全所接地布置图

附件5 220kV某变全所接触电位差及跨步电位差计算书——扁钢1、接地网面积（m2）：2、接地体总长度（m）：接地网外缘边线总长度（m）：水平接地体参