讨论输电线路接地网腐蚀及防护措施

讨论输电线路接地网腐蚀及防护措施

谭胜

（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司百色局 广西百色 533000 ）

摘要：随着我国基础建设工程的大力实行，使得了不同的工业基础设施大力发展，而电力行业也是如此，受到了大环境的影响获得了较为良好的发展。在电力行业之中运输是尤为关键，关乎到电力的输送和损耗，因此政府往往会在电力输送网上投入较多的资金，以此保障输电的稳定。但在输电线路的接地网部分中，由于种种自然原因会导致其存在一定的腐蚀，本文针对与此，将对此展开分析和讨论，并为其寻求解决方案。

关键词：输电路线接地网；腐蚀；防护措施

在输电路线中，分为输电网和接地网部分，输电网是指建在高空中依靠两组铁塔之间连接的部分。输电网部分由于离地较远，受到的自然因素而受到腐蚀的情况相对较小，而接地网部分是与地面直接相接的，会由于各种因素而被腐蚀，严重时甚至会导致铁塔接地引下线与接接地网断开，使得杆塔接地电阻阻值增大，当架空避雷线或杆塔受到雷击时，雷电流无法及时泄流到大地，巨大的雷电流经过后，会在杆塔上产生很大的对地、对导线电压，其值会超出绝缘子耐受电压，而造成绝缘击穿，发生线路短路跳闸。为了解决输电线路接地网部分的安全问题，需要对其进行防护措施，以做到及时止损^[1]。

1. 输电线路接地网腐蚀的原因分析

当前输电路线接地网中的腐蚀原因主要是由于自然因素导致的腐蚀，接地网的建设是隶属于国家的项目，所以通常会安置一些防护措施，从而来保障接地网不受到人为因素的影响。

1.1电化学腐蚀

当前用于建设输电线路接地网的材料，主要以圆钢材料为主，圆钢材料主要分为低碳钢、中碳钢、高碳钢，不同的圆钢材料也具备不同的物理化学性质。输电线路地网所采用的圆钢材料为中碳钢，其最高硬度可达到HRC55，σb为600-1100MPa，具有较高的强度，其钢体中碳量为0.25%-0.60%。中碳钢的主要成分为钢，而钢的化学成分主要为Fe，由于其特殊的化学性质，圆钢材料长期暴露在空气中会由于氧气和水蒸气的同时存在，在圆钢材料表面会发生氧化反应，倘若此时接地网处于中性或者酸性条件下会发生电化学腐蚀，而圆钢材料中的碳元素由于化学性质不活泼则不参与反应，在接地网表面形成原电池，在负极发生氧化反应，正极发生还原反应，负极反应方程式如下：：Fe-2e=Fe(2+)。正极反应方程式如下：O2+2H2O+4e=4OH-,而接地网总反应方程式如下Fe(2+)+2OH-=Fe(OH)2^[2]。随着时间的推移，发生完电化学腐蚀的圆钢材料会在氧气和水蒸气的作用下发生进一步的氧化，氢氧化亚铁会进一步氧化生成氢氧化铁，反应方程式如下：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。由于氢氧化铁内部的化学键不稳定，会使得其发生分解反应，生成氧化铁，反应方程式如下：Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O，氧化铁就与我们常见的铁锈颜色相同，呈现为红色，这便是铁生锈的全过程。在此过程之中，空气之中的氧气和水蒸气含量并不是特别多，所以此种腐蚀仅仅会发生在接地网的表面，不会对于接地网整个结构造成影响，想要来对其进行防护，就可以对接地网材料的表面涂抹一层防腐材料来防止发生电化学腐蚀，在2.1中将会对此进行具体的介绍。

1.2酸性腐蚀

除了电化学腐蚀之外，酸性腐蚀也是接地网腐蚀的重要原因，酸性腐蚀一般是由于金属同PH值偏高的物质发生反应所造成的，主要分为酸雨腐蚀和土壤腐蚀。

1.2.1酸雨腐蚀

酸雨腐蚀是由于一定地区内酸性气体排放过量所导致的，排放出的酸性气体例如二氧化硫会上升到空气之中，与空气的水蒸气相反应，从而形成酸雨（主要成分为硫酸或亚硫酸）^[3-4]。酸雨的组成部分为硫酸或是亚硫酸，这两种物质具有一定的酸性，会与部分的金属物质发生酸性腐蚀，其原理是由于酸性物质中的氢离子具有一定的氧化性，同金属进行反应，从而使得金属中的电子发生转移，导致金属被氧化。虽然酸雨主要成分中的亚硫酸和硫酸的酸性较强，但是此种物质的主要成分纯度不高，不会导致接地网材料受到极为严重的腐蚀，只会在其表面形成酸性腐蚀^[5]。此外，酸雨在接地网材料表面形成的腐蚀只是其中的一方面，另外一方面是由于酸雨下降后，在接地网的地基中堆积，降雨完毕后，随着水分的逐渐散失，会使得硫酸的含量逐渐增多，在接地网的地基根部聚集，而硫酸也具备一定的挥发性，且具备一定的氧化性，会与接地网材料在地基根部形成原电池（金属具有还原性，硫酸具有氧化性），使得接地网材料再次受到腐蚀，形成两次的腐蚀。

1.2.2酸性土壤腐蚀

除了酸雨腐蚀之外，酸性土壤也会对输电线路的接地网根基部位造成腐蚀。酸性土壤一般是指土壤由于使用肥料或者酸性化学物质堆积而形成的PH值偏低的土壤，此类土壤中具有较多的酸性物质，例如磷酸、氮酸等，将输电线路安装在此区域内，若不对其进行防护措施，会使得输电线路接地网的根基部分造成腐蚀。酸性土壤不仅仅能够对输电线路接地网根基造成酸性腐蚀，还会同土壤中的水分相结合，在接地网的根基部分形成原电池，对接地网的根基部位造成腐蚀，因此在酸性土壤地区中修建输电线路需要对其进行格外注意，酸性土壤腐蚀会对接地网造成较为严重的影响，使得接地网材料的力学性能得到破坏，从而有可能产生火灾爆炸等等灾害。

2. 如何做好输电线路接地网的防护措施

输电线路接地网的防护措施主要是从其导致其腐蚀的自然因素出发，对其进行分析和解决，从根本原因上来实行防护措施，以来达成对输电线路接地网的防护目的。

2.1在输电线路接地网的表面涂上防腐材料

输电线路接地网的腐蚀主要是发生在其表面的，由于酸性腐蚀以及电化学腐蚀的强度不高，所以腐蚀只能发生在其表面，想要来解决输电线路接地网发生的腐蚀问题，可以对表面实行防护，以此来解决腐蚀问题。在接地网表面涂一层防腐材料就是一种解决方案，在电化学腐蚀的过程之中，将表面涂上一层涂料，可以将空气和水蒸气有效地隔绝在外面，防止电化学腐蚀的发生。在接地网的酸性腐蚀中，涂上一层防腐材料可以将酸性物质隔绝在外面，使得酸型物质只能对表面涂层进行腐蚀，从而能够起到有效防护和隔绝的效果。在接地网表面使用的防腐材料主要以防锈材料和油料为主，防锈材料能够防止电化学反应的发生，也能从一定程度上来阻止酸性腐蚀的发生，是一种有效的防护措施。在接地网表面涂抹的油料材料的组成成分是植物种子和动物脂肪构成，油料在接地网表面进行涂抹后能够同空气中的氧气发生干燥固化反应，氧气同油料中的不饱和双键起到聚合作用，使得其表面变得更加坚固，从而起到一个防护的作用^[6-7]。此外，在接地网表面涂抹一层油料材料还能对人为破坏进行阻止和预防，油料在接地网表面会形成一层较为光滑的层面，对于部分想要蓄意或故意破坏的人进行阻止，给这些人的攀爬造成一定的影响，从而起到一个较为良好的防护效果。在输电线路电网部分上涂抹一层材料也需要按照一定的比例，这个比例需要根据接地网所处的地区中空气的水蒸气含量以及氧气质量和酸雨酸性程度来进行具体制定，最为常见的比例为3：1.2，这个比例是将两种材料的效果应用地最好的一种比例，此种比例既能对酸雨腐蚀起到一个较为良好的防护措施也能对电化学腐蚀起到一个较为良好的防护措施。最后，还需要相关的维护防护人员来对防腐涂层进行监测和补漏，防腐涂料具有一定的使用周期，一旦过了使用周期就需要对其进行重新涂抹。

2.2将输电线路接地网修建在人工建造地基上

输电线路接地网除了受到酸雨腐蚀和常规的电化学腐蚀之外，还会受到酸雨腐蚀后续产物在根基里面发生的电化学腐蚀，此种腐蚀不同于常规的腐蚀方式，此种腐蚀发生在接地网的根基部位，对根基部位会产生一定的腐蚀。对此类腐蚀问题的解决方式就是将接地网建立在一定的高度上，修建起人工建成的混凝土水泥地基，将接地网修建在一定高度上，防止酸性电化学腐蚀产生。酸雨中的酸性物质的强度不高，不会同人工修建的混凝土水泥地基发生反应，使得接地网根基部位的腐蚀受到了一定程度上的阻止。此外，将输电线路接地网修建在混凝土地基上还能避免人为因素对接地网产生的破坏，混凝土地基将接地网根基的高度变得更高和更加坚固，能够防止部分想要破坏接地网的人对接地网进行破坏，使得了接地网的防护性和安全性变得更高。虽然从修建接地网混凝土地基的成本方面来说，将输电线路接地网修建在混凝土地基上会比常规的输电线路接地网地基花费更多的资金和成本也会使得工期得以延长，但是从接地网的安全性和可靠性以及电力行业的运输畅通上来说，修建花费的资金是具有一定的意义，能够使得接地网变得更加稳固。

3. 结论

当前在输电线路接地网部分中出现的腐蚀主要是由自然因素所导致的，因此想要来对输电线路接地网部分的防护工作从这些自然因素的角度出发考虑，为其寻找较为良好的解决方式。在这些自然因素导致的腐蚀中，主要有电化学腐蚀、酸性腐蚀两个方面，这两个方面的反应强度都不高，只能在电网材料的表面发生，因此可以在表面涂抹一层防腐材料来进行防护，此外还能通过建搭地基来进行防护。在输电线路接地网之中实行防腐措施，有利于维持输电线路的稳定和可靠，有利于促进电力行业的发展。

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