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      光伏電站接地網材料的選擇
       

          隨著太陽能光伏電站的建設規模不斷增加,已投運數年的光伏電站防雷接地系統存在的問題逐漸被業主重視,主要是因為地網腐蝕引起的接地電阻升高、引下線斷裂特別是沿海灘涂地區、魚塘等項目的接地網腐蝕嚴重。

          以鍍鋅扁鋼主材的接地裝置,由于電焊時的高溫破壞鍍鋅層,導致地網接頭腐蝕嚴重,接地電阻值升高,光伏組件、匯流箱等設備因雷擊事故時有發生,因此有必要就目前市場上的接地網材料的種類和性能加以說明。

      一、接地網主要材料

      1、熱鍍鋅鋼材,傳統的接地網水平接地體一般設計采用規格為50X5 、60X6鍍鋅扁鋼,鍍鋅扁鋼制造長度為6米/根,垂直接地極采用50X5熱鍍鋅角鋼或Φ50鍍鋅鋼管,接地極長度2.5米/根,連接方式:電焊;焊接點防腐處理:刷防銹漆兩遍,水柏油一遍。

      2、鍍銅鋼接地材料,水平接地體通常采用Φ10-Φ12鍍銅圓鋼,制造長度通常為100米/盤;接地極采用Φ14、Φ17.2的鍍銅鋼棒。連接方式:放熱焊接(無需電力或乙炔等外加能源),接頭材料為紫銅,焊接點防腐處理:無需防腐措施。

                  鍍銅圓鋼                             放熱焊接點

       

      二、材料性能比較

      (一).防腐蝕性比較

      1.銅材耐腐蝕性能是鋼材的十倍以上,是鍍鋅鋼的三倍以上. 銅的表面會產生附著性較強的氧化物(銅綠Cu(OH)2),對內部的銅有很好的保護作用,阻斷了進一步腐蝕的形成.

      2. 鋼材含有很多的雜質,除Fe以外,還含有C,S和P等. 所以在“微電池”和“宏電池”效應下,鋼材是向內逐層腐蝕.鍍鋅鋼有一定的防腐能力,但降低了導電性能和泄流速度,這對高頻故障電流尤其明顯. 

      3.鋼接地系統壽命往往達不到設計要求,一般在10年左右. 如天津電力公司調查表明,天津地區鋼接地系統年腐蝕率為1mm/a.220kV變電站接地壽命僅為5年.而銅接地壽命可達到40

      年以上.

      4. 由于鋅層在不斷腐蝕中,鍍鋅鋼接地性能不穩定,因此相關規程規定了嚴格的檢查,試驗項目.如<<電力設備預防性試驗規程>>要求鋼接地每6年進行1次接地電阻測試,每8年開挖檢查一次.對于大面積的地面電站和水面電站不太可能. 銅接地則運行維護工作量大大減少.

      (二).電氣性能比較

      考慮到電阻,腐蝕和連接等因素的影響,其電氣性能比較如下.

      1. 根據熱穩定條件,避免接地線,接地體熔化,銅材和鋼材截面積之比為3:1。銅接地體銅的熔點為1083℃,短路時最高允許溫度為450℃,而鋼的熔點為1510℃,短路時最高允許溫度為400℃。從熱穩定性上看,截面相同時,銅材較好。

      2.銅和鋼在20℃時的電阻率分別是1.75×108(Ω.m)和9.8×108(Ω.m),銅的導電性能是鋼的5.6倍。

      3. 根據集膚效應,銅材泄流能力是鋼材的4倍.

      因此,綜合各種因素比較,銅與鋼兩種接地材料的等效截面積之比為1:3-4左右。

      (三).經濟性比較

      1.鍍銅鋼棒重量小于3公斤,而50*5鍍鋅角鋼則重達10公斤。

      2.施工效率的提升:水平接地線每卷100米,鍍鋅扁鋼每根6米,焊接接頭大量減少,可壓縮施工周期。

       

      舉例說明:

      30MW地面光伏電站接地網的經濟比較

          通過以上的比較,鍍鋅鋼材主材料費用較便宜,但焊接的接點多,施工效率不高,施工費用相對要增加,通過綜合比較,鍍銅鋼的材料費用僅僅多出9.4%,另外鍍鋅鋼材的防腐性能較差,在南方或沿海灘涂地區不能滿足25年的運營要求。因此可建議在高腐蝕率地區,依據DT/T1312-2013《電力工程接地用銅覆鋼技術條件》標準,土壤腐蝕性強度評價,選用不同規格的鍍銅鋼作接地網主材。

       
       
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