变电站接地装置防腐措施研究

变电站接地装置防腐措施研究

朱志辉

（东北大学设计研究院（有限公司））

摘要：变电站的接地系统是维护电力系统安全可靠运行、保证运行人员和电气设备安全的根本保障和重要措施。近年来，随着电力系统容量的迅速扩大，入地短路电流的大幅升高、先进监控设备抗干扰能力的减弱，我们更应该密切关注接地技术，接地技术也渐渐发展成为一门与电气工程、电气安全、电磁场理论、数值计算方法、地质勘探及测量技术等科学相关的交叉学科。

关键词：电力系统；变电站；接地技术；接地装置；防腐措施

变电站的接地装置则在运行中起着非常关键的作用，是一次及二次设备的安全命脉，但因接地装置容易发生腐蚀，造成接地网局部断裂、接地线与接地网脱落，从而形成严重的接地隐患和构成事故。目前，为了减少故障几率，均对变电站腐蚀情况采取了一系列的应对措施，若能解决好变电站接地装置腐蚀难题，满足高、低压电气设备长期、安全生产要求，保障系统和设备的安全稳定运行，则能大大提高电网运行的经济效益和社会效益。

1腐蚀概述

1.1腐蚀的定义

腐蚀可以从三方面定义：（1）由于材料与环境反应而引起的材料破坏和变质；（2）除了单纯机械破坏以外的材料的一切破坏；（3）冶金的逆过程。

总之腐蚀是由于物质和环境反应而引起的损耗。金属的腐蚀是金属表面与周围介质发生化学和电化学反应引起的破坏现象。腐蚀过程是化学的、电化学的和物理的。化学腐蚀是指金属表面与周围介质发生化学反应而引起的腐蚀现象，其特点是腐蚀的过程中无电流产生；物理腐蚀是指单纯的物理溶解作用引起的破坏，如金属在高温溶盐、溶碱、液态金属相接触时就会出现这种腐蚀；电化学腐蚀时指金属表面与周围介质发生电化学反应而引起的腐蚀现象，其特点是腐蚀过程中有电流产生。

1.2接地装置的腐蚀环境

接地装置的腐蚀环境主要分大气腐蚀和土壤腐蚀两种，在变电站中常见的这两种腐蚀是接地引下线和电缆沟内的均压带、各种垂直和水平接地体的腐蚀。腐蚀的程度主要取决于用于保护构筑物和连接线埋在或浸没在腐蚀性环境中时会受到腐蚀的影响。土壤中的含水量、电阻率、通气性和松紧度、土壤的PH值及土壤含盐量都对腐蚀有着直接的影响。

1.3接地网腐蚀的相关危害

变电站接地网是防雷接地、保护接地、工作接地三者的统一；如果接地网损坏，雷电流就不能引入大地，雷电过电压对变电站设施及运行人员将造成危害；设备绝缘损害，危及人身安全，不能满足系统运行方式的需要，不能保证电气设备和二次系统在正常和事故状态下可靠工作。

2耐蚀接地材料

2.1柔性石墨复合接地体

柔性石墨接地体是采用石墨与纤维以及一定配比的粘合剂，通过辊压、热塑以及绞线成型工艺制备而成的复合接地材料，该材料能在极端土壤条件下有效地预防接地体的腐蚀。

2.2金属包覆型接地体

在碳钢表面包覆一层耐蚀金属也是一种有效的防蚀措施。铜覆钢既有钢的高强度、高热阻，又有铜的良好导电性与抗蚀性能，根据制备工艺接地网用铜覆钢可分为电镀铜覆钢、连铸铜覆钢和套管冷拉铜覆钢，研究表明铜覆钢在大部分土壤中都具有较高的耐蚀性，且铜覆钢导体能有效降低接地阻抗和网内电位差。但在截面暴露的情况下，铜／钢面积比越大，截面处越容易发生电偶腐蚀，所以在截面暴露时，连铸铜覆钢的电偶腐蚀发生程度较电镀铜覆钢严重。锌包钢作为接地体时，锌层腐蚀电位较低，当接地体截面暴露时锌层优先腐蚀从而起到保护基体碳钢作用，但锌层的腐蚀容易导致土壤中的锌浓度超标，此外，锌和钢热膨胀系数相差较大，Ｚｎ／Ｆｅ界面易产生较大内应力，导致界面产生裂纹。

2.3导电防腐涂料

研究发现在金属接地体表面制备一层导电涂层能起到良好的防蚀效果。采用炭黑作为导电填料制备的导电硅橡胶涂层体积电阻率稳定在１０Ωｃｍ数量级，理论计算和现场测试结果表明，只要防腐涂层的体积电阻率小于土壤体积电阻率，施加导电涂层后接地体的接地电阻不会升高。

3防腐措施

接地体在土壤中的腐蚀主要原因是由于导体表面的物理化学的不均匀性，或是因为与不同材料的导体相邻近或相接触，和土壤中的电解质溶液构成原电池而引起的。所以我们应该想办法消除形成腐蚀原电池的各种条件或尽量减缓极化反应速度。现将目前常用的几种防腐措施进行分析：

3.1正确选择导体材料。对接地体材料的选择应进行技术经济的全面分析比较。目前普遍采用的接地网导体是铜和钢两种。铜的抗腐蚀能力强，但与接地网连接或相邻的设备外壳、构架基础、电缆皮、水油气管道都是由钢铁或铅做成的，它们会与铜构成原电池，加速腐蚀。考虑到未镀锌的钢铁在土壤中的腐蚀速率为铜的4~5倍，而镀锌钢的腐蚀速率一般为铜的1~2倍，我们目前采用的是镀锌钢为接地网导体材料。但从长期运行的技术经济分析来说，采用铜接地体材料比钢接地体材料好。

3.2合理设计。设计中，在测量土壤电阻率的同时，测量该土壤对铜、钢、镀锌钢的腐蚀速率，并预期使用年限，考虑余度，考虑远期电网发展，计算按腐蚀要求所选导体截面与按热稳定要求所选导体截面相比较，取大者。

3.3采用阴极保护法。在变电站中埋入电位更负的活泼金属与被保护金属偶接，从而减缓或阻止腐蚀的作用。根据提供保护电流方式的不同，阴极保护法又可分为牺牲阳极和外加电流两种。

3.4合理施工。如为防止电偶腐蚀，缝隙腐蚀，应采用焊接，避免使用螺栓连接和压接。焊接工艺中首推放热焊。接地引下线由一般的防腐漆改为环氧沥青，也可考虑采用外包混凝土块的预制件作为接地引下线。另外还有保证接地体回填土的质量等。

3.5外层保护法。在导体表面用覆盖层是防止腐蚀最普遍的方法，覆盖层的作用在于使导体与外界隔离，以阻碍金属表面的微电池作用，覆盖分两类：金属覆盖层和非金属覆盖；金属覆盖层如电镀铜钢导体，非金属覆盖层如油漆、沥青、塑料等。电力系统中，土壤中普遍采用焦油沥青覆盖层，主要用于地下管道和地下引线的防腐。采用金属覆盖层时，应注意覆盖层的完整性。

3.6采用缓蚀剂。缓蚀剂可以分为有机和无机两类。缓蚀剂的作用是阻碍阳极反应或阴极反应或同时阻碍两种反应，其作用实质是阴极或阳极过程变缓慢。

3.7改变土壤环境。加强排水降低水位；埋设接地装置时回填腐蚀性小的土壤；往酸性土壤中接地装置的周围填充石灰石块。

3.8加强运行中的监测。按接地规程要求定期检测接地网的接地电阻，记录时间、温度和湿度，如接地电阻明显升高，应首先考虑网外的降阻剂是否失效，外引线是否腐蚀断裂，必要时开挖检查。

3.9接地网采用二重防腐措施。施工前，把镀锌扁钢（或圆钢）外再涂上一层导电防腐涂料，待涂完全干燥后埋入土壤中，可提高使用寿命，这就是大型接地网的二重防腐措施。

4结语

随着现代大电网向超高压、大容量和远距离方向的发展，对于电力系统安全、稳定及经济运行的要求越来越高，为了确保电网的安全稳定运行，提高供电的可靠性，必须配备一套与一次系统相适应的安全保护系统，因此需要一个良好的发电站接地装置，发电站的接地装置对于保证电力系统的安全运行起着至关重要的作用。本文浅要分析了接地装置的防腐措施，以期给相关工作者提供参考，让我们不断投入研究探讨，进一步提高防腐能力，为电力系统安全运行做出贡献。

参考文献：

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