1輸變電系統接地網需要防蝕保護

隨著對電力輸變電系統的安全性要求的提高，對接地網的性能和安全運行的要求也越來越嚴格，對接地體材料的耐腐蝕性和熱穩定性的要求也越來越高。由于資源和經濟等原因，我國接地網所用材料主要為碳鋼。接地網的腐蝕源于普通碳鋼在腐蝕性土壤環境中的電化學腐蝕以及電網設備運行中的泄流電流造成的腐蝕。腐蝕使接地網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定性惡化，危及設備及人身安全。因此緩解接地網金屬材料腐蝕，保證接地網接地性能的穩定性，延長接地網使用壽命，是輸變電系統安全生產上要解決的課題。我國輸變電系統變電站有許多是建在具有中等以上腐蝕性的土壤中，碳鋼接地網的腐蝕十分普遍，據某省的調查統計，其中嚴重腐蝕的超過13。一些地區的輸變電系統接地網的使用壽命僅有10年，腐蝕嚴重的3～4年就出現接地網或引下線腐蝕斷裂。而且在這過程中因腐蝕發展使接地電阻增大而惡化接地網的接地性能。氧化鋅避雷器測試儀集直流高壓電源、測量、控制系統為一體，將全部元器件濃縮在一個機箱內，體積小，重量輕，可攜帶到任何地方使用

為防止接地網銹蝕影響接地性能，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，在輸變電設備接地網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的防蝕性能。

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

采用導電涂料表面涂裝的方法由于對導電涂料的導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。

經過多年的努力，我們對已在運行的接地網研究采用加電化學防蝕技術保護；對新建接地網，可采用耐蝕性能優良的非銅質NAS材料或加電化學防蝕技術保護的方法。

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

經過實驗室試驗及變電站現場埋置試驗，開發篩選出的非銅質金屬材料NAS在鹽堿性、弱堿性和酸性土壤中，均表現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接地網應用電化學保護方法防蝕

電化學陰極保護技術是控制和減緩接地網金屬腐蝕的極有效而又很經濟、省事的方法?？捎糜诶?、新接地網的防蝕保護，使原接地網使用壽命延長1倍以上，并且防止了因腐蝕而劣化接地性能。實踐表明，對接地網實施電化學保護具有投資不大、施工快捷、運行穩定，保護效果良好。

電化學保護技術防蝕的原理是基于金屬腐蝕的電化學理論，為了緩解金屬在電解質（水、土壤等）中表面陽極區的溶解（腐蝕），人為地由外部向地下腐蝕的接地網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疊加與局部腐蝕電流方向相反的電流，使金屬電化學電位降低（陰極極化），迫使金屬表面的陽極區消失或轉變為陰極，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，達到抑制接地網碳鋼土壤腐蝕的效果。

在實際工程應用上，根據金屬腐蝕電極過程動力學原理和碳鋼在接地網土壤中的實測極化曲線及實際工程應用經驗可知，從外部把陰極電流輸入接地網系統時無須將碳鋼的電位極化到活潑的陽極區的開路電位，只須根據現場接地網結構和土壤理化及電學性能將碳鋼的電化學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防蝕的要求。

根據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數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是依靠外部的自動控制直流恒電位/恒電流電源向接地網提供陰極保護電流的方法。它通過埋設于地下的陽極向作為陰極的接地網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，電位可以人為設定，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上采用。但在保護裝置系統的設計上要考慮全面，小心。

3接地網電化學防蝕保護工程的防蝕效果例

3.1某內陸城市城區變電站接地網電化學防蝕保護工程的防蝕效果

沒有電化學保護的碳鋼試片（埋地180天）

有電化學保護的碳鋼試片（埋地180天）

由埋設同樣時間的、有和沒有電化學保護的碳鋼試片的失重量數據比較，該內陸城市城區變電站接地網電化學保護裝置的防蝕保護度達到了93.4。

3.2某濱海城市城區變電站接地網電化學防蝕保護工程的防蝕效果

沒有電化學保護的碳鋼試片（埋地380天）。

有電化學保護的碳鋼試片（埋地380天）

由埋設同樣時間的、有和沒有電化學保護的碳鋼試片的失重量數據比較，該濱海城市城區變電站接地網電化學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強于碳鋼，它的平均腐蝕速率也遠低于碳鋼。NAS材料接地網在土壤中的耐銹蝕性能和壽命是會遠遠超過普通碳鋼接地網的。

5．結論

（1）在不同環境的變電站中的現場工程實踐表明，接地網電化學保護技術能很好的減緩土壤中接地網碳鋼材料的腐蝕，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，能延長碳鋼接地網的使用壽命一倍以上。接地網電化學技術防蝕方法對新、老碳鋼接地網的防蝕保護均適用。

（2）研究的可用于接地網的NAS材料在變電站土壤埋設試驗結果證實，NAS材料的耐土壤腐蝕性能優良，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材料可以用于敷設線路、鐵塔和新變電站接地網，以及老接地網的翻修改造。