光伏电站接地网材料的选择

以镀锌扁钢为主材的接地装置，由于施工时的电焊高温破坏了镀锌层，导致地网接头非常容易腐蚀，从而导致接地电阻值升高，在雷击发生时，光伏组件、汇流箱等设备常被雷击损坏引起事故。因此有必要就目前市场上的接地网材料的种类和性能加以说明。

一、接地网主要材料

1、热镀锌钢材，传统的接地网水平接地体一般设计采用规格为50X5、60X6镀锌扁钢，镀锌扁钢制造长度为6米/根，垂直接地极采用50X5热镀锌角钢或Φ50镀锌钢管，接地极长度2.5米/根，连接方式：电焊；焊接点防腐处理：刷防锈漆两遍，水柏油一遍。

2、镀铜钢接地材料，水平接地体通常采用Φ10-Φ12镀铜圆钢，制造长度通常为100米/盘；接地极采用Φ14、Φ17.2的镀铜钢棒。连接方式：放热焊接（无需电力或乙炔等外加能源），接头材料为紫铜，焊接点防腐处理：无需防腐措施。

二、材料性能比较

(一).防腐蚀性比较

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.据天津电力公司的调查表明,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。

4.由于锌层在不断腐蚀中,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，这对于大面积的地面电站和水面电站则不太可能。用铜材做接地网运行维护工作量将大大减少。

(二).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.根据导电电阻一致性条件,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。

(三).经济性比较

1）镀铜钢棒重量小于3kg，而50x5镀锌角钢则重达10kg。

2）施工效率的提升。水平接地线每卷100m，镀锌扁钢每根6m，焊接接头大量减少，可缩短施工周期。

三、应用对比

我们通过一个30MW地面光伏电站接地网，来比较两种接地材料的经济性。

表1 30MW地面光伏电站接地网的经济比较

通过以上的比较，采用镀锌钢材做接地主材料费用较便宜，但焊接的接点多，施工效率不高，施工费用相对要增加。另外，镀锌钢材的防腐性能较差，在南方或沿海滩涂地区不能满足25年的运营要求。通过综合比较，镀铜钢的材料费用仅仅多出9.4%，因此可建议在高腐蚀率地区，依据DT/T1312-2013《电力工程接地用铜覆钢技术条件》标准，土壤腐蚀性强度评价，选用不同规格的镀铜钢作接地网主材。

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