技术领域
[0001] 本
发明涉及输变电工程设计技术领域，具体涉及一种适用于全户内变电站的接地系统。
背景技术
[0002] 变电站接地装置的
腐蚀，会导致接地网断裂、电气连接性能变坏、工频接地
电阻升高等一系列问题。常用的接地网由
钢质和
铜质两种。钢材是逐层腐蚀，
镀锌层具有一定的抗腐蚀性，但是作用非常有限。铜相对于
碳钢的耐蚀性较好，在
土壤中的腐蚀速度大约是钢材的十分之一。但是，铜接地网会与钢
框架支撑结构形成腐蚀原
电池，
加速了地下部分钢框架的腐蚀。并且，由于铜是重金属，属微毒类，过量对人体有害，世界各国对土壤和地下
水中铜的含量均有严格的控制。此外，在沿海、沿河、低洼地和暗塘等
地下水位较高的地区，土壤
电阻率较低，不仅对钢结构具有强腐蚀，同样也会对铜产生腐蚀。
[0003] 因此，随着变电站接地网的方案逐渐成为保障变电站安全稳定运行的关键，需要设计新型的抗腐蚀接地网。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种具有较好的
耐腐蚀性且不会对环境带来危害的变电站接地系统。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006] 一种变电站接地系统，设置于变电站中，所述变电站接地系统包括埋设于所述变电站的地坪下的钢质复合接地网、与所述钢质复合接地网相连接的若干个牺牲
阳极，所述变电站内的设备与所述钢质复合接地网相连接。
[0007] 优选的，所述
牺牲阳极包括阳极体、填料和布袋，所述阳极体设置于所述布袋内，所述填料填充于所述阳极体和所述布袋之间，所述阳极体通过
电缆与所述钢质复合接地网相连接。
[0008] 优选的，所述牺牲阳极与所述钢质复合接地网的连接点均布于所述钢质复合接地网上。
[0009] 优选的，所述钢质复合接地网包括若干水平接地体、若干与所述水平接地体相连接的垂直接地体，所述牺牲阳极与所述垂直接地体相连接。
[0010] 优选的，所述水平接地体由热镀锌扁钢制成，所述垂直接地体由等边
角钢制成。
[0011] 优选的，所述变电站内的设备通过设备引下线与所述钢质复合接地网相连接，所述设备引下线由热镀锌扁钢制成。
[0012] 优选的，所述牺牲阳极的埋设深度大于所述钢质复合接地网的埋设深度。
[0013] 优选的，所述变电站接地系统还包括用于检测所述牺牲阳极的腐蚀状态的检测装置，所述检测装置包括连接有参比
电极的若干个测试桩，所述测试桩分别与所述钢质复合接地网、所述牺牲阳极相连接。
[0014] 优选的，所述测试桩包括至少局部埋设于所述变电站的地坪下的
混凝土基座、下端设置于所述混凝土基座中而上端露出所述变电站的地坪之上的桩体，所述桩体上端设置有与所述参比电极、所述钢质复合接地网、所述牺牲阳极相连接的测试端。
[0015] 优选的，所述混凝土基座内设置有与所述桩体相连接的
钢筋。
[0016] 由于上述技术方案运用，本发明与
现有技术相比具有下列优点：本发明是利用牺牲阳极
阴极保护防蚀技术而设计的变电站接地系统，其耐腐蚀性好且成本较低、不会对环境带来不利影响。
附图说明
[0017] 附图1为本发明的变电站接地系统中检测装置的接线示意图。
[0018] 附图2为本发明的变电站接地系统中检测装置的测试桩的埋设主视图。
[0019] 附图3为本发明的变电站接地系统中检测装置的测试桩的侧视图。
[0020] 附图4为本发明的变电站接地系统中牺牲阳极的组装示意图。
[0021] 附图5为本发明的变电站接地系统的局部连接和埋设示意图。
[0022] 以上附图中：1、钢质复合接地网；2、牺牲阳极；3、参比电极；4、混凝土基座；5、桩体；6、钢筋；7、阳极体；8、填料；9、布袋；10、电缆。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图所示的
实施例对本发明作进一步描述。
[0024] 实施例一：阴极保护防蚀技术，是基于接地装置的腐蚀过程主要为电化学过程，通过与一个腐蚀电位低于
铁自然电位的金属(如镁、锌等)耦接(阳极)，或外加阴极
电流，利用腐蚀电池的原理，将需要被保护的金属结构作为阴极，通过阳极向阴极不间断地提供
电子，首先使结构极化，进而在结构表面富集电子，使其不易产生离子，因而大大地减缓了结构的腐蚀速度。
[0025] 基于此，提出一种设置于变电站中的变电站接地系统，如附图1和附图5所示，它包括钢质复合接地网1和若干个牺牲阳极2，它们均埋设于变电站的地坪下。
[0026] 钢质复合接地网1与现有的接地网结构类似，它包括若干水平接地体、若干与水平接地体相连接的垂直接地体，水平接地体通常交叉连接成网状，垂直接地体则连接在水平接地体的交叉连接处。水平接地体由热镀锌扁钢制成，垂直接地体由等边角钢制成。还可以在变电站大
门及主控楼入口处设置均压带以减小跨步
电压。
[0027] 变电站内的设备通过设备引下线与钢质复合接地网1相连接，设备引下线由热镀锌扁钢制成。
[0028] 牺牲阳极2与钢质复合接地网1相连接，具体为与垂直接地体相连接。若干个牺牲阳极2与钢质复合接地网1的连接点均布于钢质复合接地网1上。如附图4所示，牺牲阳极2包括阳极体7(例如镁阳极)、填料8和布袋9。阳极体7设置于布袋9内，填料8填充于阳极体7和布袋9之间而使阳极体7位于布袋9的中央
位置，阳极体7通过电缆10与钢质复合接地网1相连接，电缆10由布袋9的袋口引出。填料8采用低电位
合金阳极专用填料8。布袋9宜采用透水的帆布袋9，不可使用塑料袋。牺牲阳极2的安装过程中，应保持阳极体7表面清洁，不得沾染油漆、油污等污渍。搬动和放置牺牲阳极2时，不可拉动电缆10，以防电缆10和阳极体7脱开。本实施例，设置四个牺牲阳极2。
[0029] 如附图5所示，牺牲阳极2的埋设深度大于钢质复合接地网1的埋设深度。埋设钢质复合接地网1和牺牲阳极2时，牺牲阳极2的埋设深度为地坪1米以下，钢质复合接地网1中水平接地体的埋设深度不小于地坪下0.8米，垂直接地体位于水平接地体下方。埋设钢质复合接地网1后的
覆盖土采用挖出的原土。
[0030] 此外，上述变电站接地系统还包括用于检测各个牺牲阳极2的腐蚀状态的检测装置。检测装置包括连接有参比电极3的若干个测试桩，测试桩分别与钢质复合接地网1、牺牲阳极2相连接。通常一个测试桩与多个牺牲阳极2对应设置。
[0031] 如附图1至附图3所示，测试桩包括至少局部埋设于变电站的地坪下的混凝土基座4、下端设置于混凝土基座4中而上端露出变电站的地坪之上的桩体5，混凝土基座4内设置有与桩体5相连接的钢筋6，桩体5上端设置有与参比电极3、钢质复合接地网1、牺牲阳极2相连接的测试端。测试桩的埋设深度为地坪下0.5米以下。
[0032] 通过上述检测装置，可以对接地系统的运行状况和保护结果进行定期检测和评价，后期维护时，只需对测试桩进行电位等参数测量，即可知道牺牲阳极2的消耗情况，确定是否需要更换牺牲阳极2，从而有效避免对接地网盲目开挖去查找接地断点和严重腐蚀段。
[0033] 上述变电站接地系统的方案与现有接地网方案相比，相当于在原有钢质接地网(即传统的扁钢接地网)的
基础上增设了牺牲阳极2，并配备了检测装置，其不影响传统接地网的布置，可以持续稳定有效地实现接地功能，对环境无污染、提高了设计寿命、减少了投运后检验维护的工作量，节约了投资成本和运行成本。具体说明如下：
[0034] (1)可以忽略接地引下线的腐蚀，增强了引下线的热
稳定性；
[0035] (2)对于除
变压器中性点以外的接地引下线，可以选用单接地引下线，不仅能够满足接地可靠性要求，还能够降低投资；
[0036] (3)对地下部分钢框架支撑结构和其他金属结构物无影响，反而起到了保护作用；
[0037] (4)通过定期定量地检测，保障了接地装置防蚀系统的有效性，大幅减少了接地网开挖维修的次数和维修
费用，隐形的全寿命周期经济性更大。
[0038] 上述变电站接地系统与现有的钢质接地网、铜质接地网的对比如下：
[0039] 钢质接地网方案所需材料的统计结果见表1，铜质接地网方案所需材料的统计结果见表2，本
申请的变电站接地系统(即钢质接地网加阴极保护的接地方案)所需材料的统计结果见表3。
[0040] 表1采用钢接地设计的材料表
[0041]
[0042] 表2采用铜接地设计的材料表
[0043] 序号 名称 型号及规范 单位 数量 备注1 镀铜接地棒 Φ20mm2.5m 根 100 主接地网垂直接地体
2 铜绞线 240mm2 m 3000 主接地网水平接地体
3 镀铜接地棒 Φ20mmL＝30米 根 4
4 镀铜扁钢 －40×5 m 100 设备引下线
5
焊接材料 各种规格 套 1
[0044] 表3采用扁钢加阴极保护接地设计的材料表
[0045]
[0046] 通过全寿命周期经济性对扁钢加阴极保护与铜、热镀锌钢进行比较，热镀锌钢一次性寿命按照15年(根据文献统计，一般腐蚀性区域镀锌钢使用15年左右，接地体腐蚀严重，需开挖检修或重新铺设，因此技术经济分析选取15年)进行计算，相同土壤条件下，铜接地按60年进行计算，扁钢加阴极保护按60年进行计算，比较结果见表4。
[0047] 表4铜与热镀锌钢接地网投资对比分析
[0048]比较项目 热镀锌钢接地材料 铜接地材料 扁钢加阴极保护
直接经济价格/元/t 5670 54000 5670
设计截面 1 0.43 0.86
阴极保护系统价格 - - 158600
一次性材料投资比值 1 4.63 2.67
全寿命比(个体/60) 0.25 1 1
全寿命投资比(材料费) 4 4.63 2.67
[0049] 对于上表说明如下：
[0050] (1)设计截面以70×8的镀锌扁钢定义为1进行对比计算，则240mm2的铜绞线的截面比为：
[0051] (2)以热镀锌钢定义为1进行对比计算，则铜的材料投资比为：
[0052]
[0053] (3)全寿命投资比＝一次性材料投资比值/全寿命比。
[0054] 由表4可得，使用扁钢加阴极保护全寿命周期的材料费，与铜相比可节省40％以上；与镀锌钢相比可节省30％以上。与热镀锌钢接地材料相比，使用扁钢加阴极保护接地网，不仅设计寿命提高、全寿命周期材料费降低，而且大幅减少了接地网开挖维修的次数和维修费用，隐形的全寿命周期经济性更大；与铜接地材料比，全寿命周期材料费降低。
[0055] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
