1輸變電系統(tǒng)接地網(wǎng)需要防蝕保護(hù)

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(jì)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(hù)；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(hù)的方法。

接地網(wǎng)實施電化學(xué)保護(hù)后，其腐蝕受到了抑制，電化學(xué)保護(hù)效果良好。在我們的工程實踐中保護(hù)度達(dá)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(hù)方法防蝕

電化學(xué)陰極保護(hù)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(jì)、省事的方法。可用于老、新接地網(wǎng)的防蝕保護(hù)，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(hù)具有投資不大、施工快捷、運行穩(wěn)定，保護(hù)效果良好。

電化學(xué)保護(hù)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(hù)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(dá)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(hù)*，減緩金屬的腐蝕達(dá)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(hù)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(hù)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(hù)被保護(hù)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(hù)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(hù)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(hù)電流；以參比電極來控制保護(hù)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(hù)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(hù)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(hù)工程的防蝕效果

沒有電化學(xué)保護(hù)的碳鋼試片（埋地180天）

有電化學(xué)保護(hù)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(hù)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(hù)裝置的防蝕保護(hù)度達(dá)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(hù)工程的防蝕效果

沒有電化學(xué)保護(hù)的碳鋼試片（埋地380天）。

有電化學(xué)保護(hù)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(hù)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(hù)裝置的防蝕保護(hù)度達(dá)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(hù)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(hù)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。