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摘要：随着我国经济的发展,电力设备对保障经济平稳运行具有重要作用,接地是保障电力设备正常运行的重要措施。本文介绍了电力设备接地装置的概况,从腐蚀机理和腐蚀环境两方面分析了电力接地装置的腐蚀情况,并从选址、施工、选材、运行、维护等方面论述了多种现实可行的防护方法。
关键词：电力设备；接地设备；腐蚀；防护
0引言
电力接地装置是电力设备安全运行的重要保障,其原理是通过金属接地装置,将电力设备在事故状态下的过高电流导入大地,从而起到保证人身和设备安全的作用。电力接地装置包括接地引下线和接地体,一般采用圆钢、扁钢、角钢等钢质材料,其中接地体埋设在地下土壤中,是接地装置的主要组成部分,通常意义上的接地装置即是指接地体。接地装置一旦遭到腐蚀,将造成其接地电阻增大,从而致使其导电能力下降,腐蚀严重时甚至引起接地装置断裂造成失效。因此,接地装置的腐蚀与防护是影响电力设备安全运行的重要课题之一。
1电力设备接地装置概况
1.1架空输电线路杆塔接地装置
架空输电线路杆塔接地装置是以防雷为主要目的。也就是说以降低杆塔接地装置的接地电阻来提高线路的耐雷水平,减少线路雷击跳闸率,保证电网安全、稳定运行。首先应考虑充分利用其自身的自然接地体(包括铁塔基础,钢筋混凝土杆埋入地下的杆段及其底盘、拉线盘等)，在自然接地体不能满足要求时,考虑补充敷设人工接地装置。常用的杆塔接地装置有铁塔接地四角放射、钢筋混凝土杆放射、钢筋混凝土杆一字形放射、钢筋混凝土杆环形、钢筋混凝土杆十字形等几种型式。
1.2发电厂、变电所接地装置
发电厂、变电所主要起着变换电压、分配电能的作用,所有设备均集中在一处,有户内和户外两类。在发电厂、变电所集中安装了最重要的电气设备和电气装置,如发电机、变压器、断路器及各种控制屏(柜)等。这些设备需要避雷针(线)和避雷器来实现防雷保护。同时,这些电气设备带电运行时,还要考虑值班人员的人身安全。因此,在发电厂、变电所就需要有良好的接地装置,以实现综合满足工作接地、保护接地及防雷接地等的要求。在实际工程中,为保证安全及工作需要,一般是统一敷设一接地网,称主接地网,而在避雷针(线)和避雷器附近下面,再加设一组集中的防雷接地体,加强泄放雷电流之用,从而构成了发电厂、变电所完整的接地装置,接地装置在充分利用自然接地体之外,应敷设以水平接地体为主的人工接地网。人工接地网一般为网格式地网,其形式可分为长孔接地网、方孔接地网等。
2电力设备接地装置腐蚀分析
2.1电力设备接地装置腐蚀机理
电力接地装置的腐蚀,按腐蚀机理分主要属于化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。特点是金属表面原子与非电解质氧化剂直接发生氧化还原反应,产生腐蚀产物。腐蚀过程中,电子的传递是在金属与氧化剂间直接进行,不产生电流。一般纯化学腐蚀较少。电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质(电解质)发生电化学反应而引起的破坏,与化学腐蚀不同,电化学腐蚀的特点在于其腐蚀历程可分为两个相对独立并可同时进行的过程,即阴极反应(氢化过程)和阳极反应(还原过程),此两个过程也称为析氢腐蚀与析氧腐蚀。
2.2电力接地装置的腐蚀环境
电力接地装置的腐蚀是因运行环境造成的自然腐蚀,可分为大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀等。大气腐蚀指的是暴露在空气中的接地引下线的腐蚀,其涉及范围较广,基本上属于电化学腐蚀范畴。从腐蚀条件看,大气的主要成分是水和氧,而其中的水气是决定大气腐蚀速度和历程的主要因素。金属表面没有液膜存在时的大气腐蚀属于化学腐蚀的常温氧化,金属表面有液膜存在时的大气腐蚀则属于电化学腐蚀,并由于表面液膜厚度的不同而致使腐蚀速度也不同。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆接地装置的接地体(水平的或垂直的)大都埋在地中,土壤中含有水、盐和氧气，大多数土壤为中性的，也有些土壤是碱性的砂质黏土和盐碱土，还有的土壤是酸性腐殖土和沼泽土。土壤的腐蚀条件极为复杂,腐蚀过程的控制因素差别也较大,主要分为阳极控制、阴极控制、电阻控制等。土壤腐蚀可分为微电池和宏观电池引起的土壤腐蚀;泄漏电流后杂散电流引起的土壤腐蚀,以及土壤微生物引起的土壤腐蚀等几种类型。
3电力设备接地装置防护措施
3.1设计和基建时严格把关
接地装置的埋设地点应尽量避开腐蚀性强、严重污染的场所,且应尽量避开透气性较强的风化石和沙石地带,如确实无法避开则应设法改良接地装置周围的土壤。接地装置用料多为钢材,在选择其截面时不仅要考虑热稳定要求,还必须按使用寿命考虑其经过腐蚀后还能够满足正常截面要求,接地装置应严格按标准埋深,从而减缓腐蚀速度。回填土一定要选用细土并夯实,不可使用碎石或建筑垃圾,否则会增大透气性而加快腐蚀。
3.2采用耐腐蚀金属材料和金属镀层
接地装置可采用某些合金钢和有色金属,以防止腐蚀,但由于费用增加较大,很少采用此种方法.接地装置也可采用钢材镀锌层来减缓腐蚀进度,目前在电力系统使用较为普遍。
3.3涂刷导电防腐材料
接地装置通常采用在金属表面涂刷导电防腐材料,以防止腐蚀。传统涂刷材料为油漆,近年来陆续有新型导电防腐涂料出现,使接地装置使用寿命大大延长，但涂层存在老化问题,需要定期涂刷,同时还不可避免地存在漏涂、破损等缺陷,会导致局部腐蚀严重,因此施工中必须预先进行除锈处理,从而增加施工难度。
3.4施加高效降阻防腐剂
对土壤腐蚀性较强或防腐要求严格的场所,阶段装置可采取在其周围施加高效降阻防腐剂的方法进行防护。高效降阻防腐剂优点有:第一，具有较低的电阻率、较高的吸水性和保水性,从而具有良好的稳定降阻作用；第二，具有良好的防腐性和稳定性,对接地装置有较好保护作用,并具备长效性；第三，具有良好的冲击特性和均压效果。
3.5阴极保护法
阴极保护是使金属构件做阴极,通过阴极极化来消除该金属表面的电化学不均匀性,从而达到保护目的。阴极保护是目前防止地下接地装置腐蚀的最有效方法之一,是积极干预腐蚀反应,从根本上抑制电化学腐蚀的发生,从而彻底保护接地装置。阴极保护可通过两种方法实现,即牺牲阳极法和外加电流法。牺牲阳极法是在被保护金属上连接电位更高的金属或合金,靠其不断溶解所产生的电流对被保护金属进行阳极极化,常用的牺牲阳极材料有锌、铝、镁、锰等.牺牲阳极法简单易行,不需要专门维护,效果明显,是适合电力设备接地装置防腐的重要方法。
4结束语
电力设备接地装置的腐蚀会造成事故隐患,是电力生产必须充分重视的一项重要工作。应从设计、基建、选材、运行、维护等方面入手,对防腐难度较大的地方可采用高效降阻防腐剂或阴极保护法.根据具体情况采取防腐措施,将有利于接地装置保持良好的导电性能,从而为电力设备安全运行创造必要条件。
参考文献
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论文作者:王蝶1,朱郯博2,杨天峰3,朱冰凌4
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/27
标签：装置论文; 土壤论文; 电力设备论文; 电力论文; 阴极论文; 电化学论文; 阳极论文; 《电力设备》2018年第28期论文;