1輸變電系統(tǒng)接地網(wǎng)需要防蝕保護

隨著對電力輸變電系統(tǒng)的安全性要求的提高，對接地網(wǎng)的性能和安全運行的要求也越來越嚴(yán)格，對接地體材料的耐腐蝕性和熱穩(wěn)定性的要求也越來越高。由于資源和經(jīng)濟等原因，我國接地網(wǎng)所用材料主要為碳鋼。接地網(wǎng)的腐蝕源于普通碳鋼在腐蝕性土壤環(huán)境中的電化學(xué)腐蝕以及電網(wǎng)設(shè)備運行中的泄流電流造成的腐蝕。腐蝕使接地網(wǎng)材料表面生成氧化物，截面積減小或甚至斷裂，造成接地性能不良和熱穩(wěn)定性惡化，危及設(shè)備及人身安全。因此緩解接地網(wǎng)金屬材料腐蝕，保證接地網(wǎng)接地性能的穩(wěn)定性，延長接地網(wǎng)使用壽命，是輸變電系統(tǒng)安全生產(chǎn)上要解決的課題。我國輸變電系統(tǒng)變電站有許多是建在具有中等以上腐蝕性的土壤中，碳鋼接地網(wǎng)的腐蝕十分普遍，據(jù)某省的調(diào)查統(tǒng)計，其中嚴(yán)重腐蝕的超過13。一些地區(qū)的輸變電系統(tǒng)接地網(wǎng)的使用壽命僅有10年，腐蝕嚴(yán)重的3～4年就出現(xiàn)接地網(wǎng)或引下線腐蝕斷裂。而且在這過程中因腐蝕發(fā)展使接地電阻增大而惡化接地網(wǎng)的接地性能。氧化鋅避雷器測試儀集直流高壓電源、測量、控制系統(tǒng)為一體，將全部元器件濃縮在一個機箱內(nèi)，體積小，重量輕，可攜帶到任何地方使用

為防止接地網(wǎng)銹蝕影響接地性能，目前通常采用擴大接地體截面；使用鍍鋅鋼材料；使用降阻劑、混凝土包裹等方法。也有想用導(dǎo)電涂料表面涂裝等方法。

采用鍍鋅鋼材料，試驗表明，在輸變電設(shè)備接地網(wǎng)有泄流電流的影響時，其耐蝕性能與普通碳鋼相比，提高不多，不能明顯改善接地網(wǎng)的防蝕性能。

使用降阻劑時，如果其降阻是由于含有強導(dǎo)電性的鹽份起作用，則會增加對接地網(wǎng)的腐蝕性。

采用導(dǎo)電涂料表面涂裝的方法由于對導(dǎo)電涂料的導(dǎo)電性能和理化性能要求高，價格昂貴，施工難度大，使用壽命有限。

經(jīng)過多年的努力，我們對已在運行的接地網(wǎng)研究采用加電化學(xué)防蝕技術(shù)保護；對新建接地網(wǎng)，可采用耐蝕性能優(yōu)良的非銅質(zhì)NAS材料或加電化學(xué)防蝕技術(shù)保護的方法。

接地網(wǎng)實施電化學(xué)保護后，其腐蝕受到了抑制，電化學(xué)保護效果良好。在我們的工程實踐中保護度達90以上，可使原接地網(wǎng)使用壽命延長1倍以上。

經(jīng)過實驗室試驗及變電站現(xiàn)場埋置試驗，開發(fā)篩選出的非銅質(zhì)金屬材料NAS在鹽堿性、弱堿性和酸性土壤中，均表現(xiàn)出具有良好的耐蝕性能，比普通碳鋼延長使用壽命2倍以上。

2接地網(wǎng)應(yīng)用電化學(xué)保護方法防蝕

電化學(xué)陰極保護技術(shù)是控制和減緩接地網(wǎng)金屬腐蝕的極有效而又很經(jīng)濟、省事的方法。可用于老、新接地網(wǎng)的防蝕保護，使原接地網(wǎng)使用壽命延長1倍以上，并且防止了因腐蝕而劣化接地性能。實踐表明，對接地網(wǎng)實施電化學(xué)保護具有投資不大、施工快捷、運行穩(wěn)定，保護效果良好。

電化學(xué)保護技術(shù)防蝕的原理是基于金屬腐蝕的電化學(xué)理論，為了緩解金屬在電解質(zhì)（水、土壤等）中表面陽極區(qū)的溶解（腐蝕），人為地由外部向地下腐蝕的接地網(wǎng)金屬提供陰極直流電流的方法，在被保護金屬表面微陽極區(qū)疊加與局部腐蝕電流方向相反的電流，使金屬電化學(xué)電位降低（陰極極化），迫使金屬表面的陽極區(qū)消失或轉(zhuǎn)變?yōu)殛帢O，因此從根本上降低金屬的腐蝕傾向和腐蝕速率，減少金屬的溶解，達到抑制接地網(wǎng)碳鋼土壤腐蝕的效果。

在實際工程應(yīng)用上，根據(jù)金屬腐蝕電極過程動力學(xué)原理和碳鋼在接地網(wǎng)土壤中的實測極化曲線及實際工程應(yīng)用經(jīng)驗可知，從外部把陰極電流輸入接地網(wǎng)系統(tǒng)時無須將碳鋼的電位極化到活潑的陽極區(qū)的開路電位，只須根據(jù)現(xiàn)場接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)和土壤理化及電學(xué)性能將碳鋼的電化學(xué)電位陰極極化一定的幅度，碳鋼在土壤中的腐蝕速率就有明顯的下降，局部腐蝕傾向和程度明顯減輕，保護*，減緩金屬的腐蝕達到滿足接地網(wǎng)防蝕的要求。

根據(jù)外部提供陰極電流的方式的不同，陰極保護方法可分為犧牲陽極法和外加電流法兩種。

犧牲陽極法是用一種更活潑的金屬或合金與被保護的金屬連接在一起，靠該合金不斷地腐蝕溶解產(chǎn)生的電流來保護被保護的金屬。可用作犧牲陽極的材料有鋅合金，鎂合金，鋁合金等。這種方法不需要外部電源，但須在變電所地下埋設(shè)數(shù)量較多的犧牲陽極塊，并且需定期更換。若土壤電阻率大，則因犧牲陽極金屬能輸出的電流很小而無法采用。

外加電流法陰極保護技術(shù)是依靠外部的自動控制直流恒電位/恒電流電源向接地網(wǎng)提供陰極保護電流的方法。它通過埋設(shè)于地下的陽極向作為陰極的接地網(wǎng)金屬輸送所需的保護電流；以參比電極來控制保護電流的大小。此種方法可輸出的電流大且可調(diào)，電位可以人為設(shè)定，使用壽命長，因而適用于在面積大或土壤電阻率高的接地網(wǎng)上采用。但在保護裝置系統(tǒng)的設(shè)計上要考慮全面，小心。

3接地網(wǎng)電化學(xué)防蝕保護工程的防蝕效果例

3.1某內(nèi)陸城市城區(qū)變電站接地網(wǎng)電化學(xué)防蝕保護工程的防蝕效果

沒有電化學(xué)保護的碳鋼試片（埋地180天）

有電化學(xué)保護的碳鋼試片（埋地180天）

由埋設(shè)同樣時間的、有和沒有電化學(xué)保護的碳鋼試片的失重量數(shù)據(jù)比較，該內(nèi)陸城市城區(qū)變電站接地網(wǎng)電化學(xué)保護裝置的防蝕保護度達到了93.4。

3.2某濱海城市城區(qū)變電站接地網(wǎng)電化學(xué)防蝕保護工程的防蝕效果

沒有電化學(xué)保護的碳鋼試片（埋地380天）。

有電化學(xué)保護的碳鋼試片（埋地380天）

由埋設(shè)同樣時間的、有和沒有電化學(xué)保護的碳鋼試片的失重量數(shù)據(jù)比較，該濱海城市城區(qū)變電站接地網(wǎng)電化學(xué)保護裝置的防蝕保護度達到了91.8。

4NAS材料在變電站土壤中的耐蝕性能

NAS材料試片（埋地380天.鋸口未封閉）

從在變電站土壤中埋設(shè)380天后失重量分析，NAS試片平均腐蝕速率只有同樣條件下的碳鋼試片腐蝕速率的五分之一～八分之一。

NAS材料在土壤中耐局部腐蝕的性能遠(yuǎn)強于碳鋼，它的平均腐蝕速率也遠(yuǎn)低于碳鋼。NAS材料接地網(wǎng)在土壤中的耐銹蝕性能和壽命是會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通碳鋼接地網(wǎng)的。

5．結(jié)論

（1）在不同環(huán)境的變電站中的現(xiàn)場工程實踐表明，接地網(wǎng)電化學(xué)保護技術(shù)能很好的減緩?fù)寥乐薪拥鼐W(wǎng)碳鋼材料的腐蝕，不僅降低了碳鋼材料的平均腐蝕速率（降低了90以上），而且大大減輕了碳鋼材料的局部腐蝕傾向和程度，能延長碳鋼接地網(wǎng)的使用壽命一倍以上。接地網(wǎng)電化學(xué)技術(shù)防蝕方法對新、老碳鋼接地網(wǎng)的防蝕保護均適用。

（2）研究的可用于接地網(wǎng)的NAS材料在變電站土壤埋設(shè)試驗結(jié)果證實，NAS材料的耐土壤腐蝕性能優(yōu)良，平均腐蝕速率只有碳鋼的五分之一～八分之一，有很高的耐局部腐蝕性能。NAS材料可以用于敷設(shè)線路、鐵塔和新變電站接地網(wǎng)，以及老接地網(wǎng)的翻修改造。