110?kV馬山變接地網(wǎng)電化學(xué)腐蝕原理及陰極保護(hù)法的應(yīng)用

摘 要：濱州無(wú)棣縣110 kV馬山變電站接地網(wǎng)腐蝕嚴(yán)重，接地網(wǎng)腐蝕斷裂后，雷電泄流容量不足，造成設(shè)備損壞。鑒于此，改造接地網(wǎng)同時(shí)，對(duì)其設(shè)計(jì)了陰極保護(hù)方案，并予以實(shí)施。由WDJDW-9000型自動(dòng)控制裝置、WDFY-711型電極、WDCB-811型電極等組成接地網(wǎng)陰極保護(hù)系統(tǒng)，WDJDW-9000型自動(dòng)控制裝置的正極與WDFY-711型電極相連，負(fù)極與接地網(wǎng)相連；電路聯(lián)通后，由外部向地下接地網(wǎng)金屬材料提供陰極直流電流，電流從WDFY-711電極經(jīng)土壤介質(zhì)至接地網(wǎng)形成回路，使金屬電位降低（陰極極化）。該接地網(wǎng)陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行后，各參比點(diǎn)極化值超過(guò)（或接近）100 mV，減緩金屬的腐蝕速率，提高使用壽命。接地網(wǎng)被陰極極化后得到有效保護(hù)，改變了馬山變電站接地網(wǎng)受腐蝕嚴(yán)重的現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：變電站 接地網(wǎng) 陰極保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（a）-00-01

1 110 kV馬山變電站接地網(wǎng)現(xiàn)狀

2006年7月11日110 kV馬山變電站（以下稱馬山變）35 kV山港線遭遇雷擊，馬山變35 kV山港線413A開關(guān)動(dòng)作跳閘，35 kVII段保護(hù)信號(hào)消失，工況退出，遙控失靈。故障發(fā)生后，相關(guān)人員迅速進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，對(duì)部分設(shè)備恢復(fù)送電。現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)35 kV山港線413A開關(guān)下瓷套處呈開放性爆開，山港線二次電纜有明顯對(duì)地放電痕跡，山港線綜合自動(dòng)化裝置燒毀，連帶將靠近的兩個(gè)自動(dòng)化裝置燒壞，為35 kVII段綜合自動(dòng)化裝置供電的1#直流屏燒毀。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查分析，確定此次故障為雷電沿線路進(jìn)入變電站。站內(nèi)避雷器通過(guò)接地網(wǎng)已無(wú)法迅速卸除雷電高電壓，開關(guān)跳開同時(shí)，高電壓超過(guò)開關(guān)承受能力，造成開關(guān)爆炸后，高電壓沿二次電纜竄入二次系統(tǒng)造成。110 kV馬山變電站為1992年建成投運(yùn)的變電站，至今已運(yùn)行14年，站址位置為沿海鹽堿地區(qū)。110 kV馬山變電站接地網(wǎng)水平接地體為40 mm×4 mm的普通扁鋼，垂直接地體接地極為直徑50 mm長(zhǎng)2.5 m的碳鋼管。對(duì)變電站內(nèi)接地網(wǎng)進(jìn)行開挖檢查，發(fā)現(xiàn)，接地扁鋼已銹蝕嚴(yán)重，表面腐蝕有多處深坑，腐蝕嚴(yán)重處接地網(wǎng)已斷開，造成站內(nèi)接地網(wǎng)斷裂成獨(dú)立小網(wǎng)，接地性能不良，泄流容量嚴(yán)重不足，極大地危及了設(shè)備及人身安全。對(duì)站內(nèi)土壤進(jìn)行取樣測(cè)試可知，馬山變土壤屬于典型的濱海鹽堿土，pH在8.9左右，土壤電導(dǎo)率在583 us/cm，土壤中可溶性鹽類電解質(zhì)含量為320～337 mg/100 g，氯離子含量較高，為41 mg/100 g以上，對(duì)碳鋼的腐蝕嚴(yán)重，屬于高腐蝕性土壤。因此急需采取相應(yīng)有效保護(hù)措施。

2 馬山變接地網(wǎng)陰極保護(hù)方案的實(shí)施

（1）方案實(shí)施主要完成以下三個(gè)任務(wù)：A.電化學(xué)保護(hù)系統(tǒng)WDFY-711型電極、WDCB-811型電極的埋置；B.電化學(xué)保護(hù)系統(tǒng)電氣接線；C.電化學(xué)保護(hù)系統(tǒng)的投運(yùn)

調(diào)試。

（2）工程實(shí)施工序：WDJDW型自動(dòng)控制裝置就位～電極位置現(xiàn)場(chǎng)定位～電極坑開挖～電極與試片埋設(shè)～陰極線焊接～保護(hù)系統(tǒng)回路電纜連接～運(yùn)行調(diào)試。

（3）WDJDW型自動(dòng)控制裝置就位。由于電子產(chǎn)品對(duì)環(huán)境溫度、濕度和灰塵數(shù)量的要求較高，為保證自動(dòng)控制裝置的穩(wěn)定性和可靠性，把WDJDW-9000型自動(dòng)控制裝置布置在有灰塵過(guò)濾裝置及空調(diào)恒溫恒濕的馬山變控制室綜合自動(dòng)化屏體內(nèi)，將自動(dòng)控制裝置就位，接好電源。

（4）WDFY-711型電極埋設(shè)。根據(jù)馬山變的地面設(shè)備情況，結(jié)合接地網(wǎng)的地下布置，在變電站地面上指定位置開挖電極坑，將填料置于土壤坑中，再將電極埋入坑內(nèi)，再回填土覆蓋嚴(yán)實(shí)。由于馬山變電站地處北方，冬季氣溫較低，土壤出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象，因此WDFY-711型電極埋深在1 m以下（變電站接地網(wǎng)埋深0.8 m）。電極埋置后澆水潤(rùn)濕土壤?？拥拇笮椋?800 mm×500 mm×1200 mm。電極電纜頭需露于地表。在變電站指定地點(diǎn)，開挖電極坑，將包有填料的WDCB-811型電極埋入坑內(nèi)，再回填土覆蓋嚴(yán)實(shí)。埋設(shè)深度為1.0 m，在接地網(wǎng)金屬表面處。電極埋置后澆水潤(rùn)濕。坑的大小為：300 mm×300 mm×1000 mm電極電纜頭需露于地表。在變電站改造接地網(wǎng)的同時(shí)，在指定的位置將陰極電纜焊于水平接地體上，再回填土覆蓋嚴(yán)實(shí)。在變電站內(nèi)選擇2個(gè)點(diǎn)埋置試片。在試片坑中各埋6片與接地網(wǎng)相連及不相連的普通碳鋼試片，然后用土回填嚴(yán)實(shí)。共埋設(shè)24片試片?？拥拇笮椋?00 mm×800 mm×1000 mm。WDFY-711型電極電纜分別用指定規(guī)格的電纜與WDFY-711型電極相連接，陰極電纜主線分別用指定規(guī)格的電纜與各陰極點(diǎn)相連接，WDCB-811型參比電極電纜分別與各電極相連接。將陰極、陽(yáng)極主電纜及參比電極電纜沿電纜溝道，連接至WDJDW-9000型自動(dòng)控制裝置上。待整個(gè)電化學(xué)保護(hù)系統(tǒng)安裝完畢后，進(jìn)行該系統(tǒng)的未加電及加電后的運(yùn)行調(diào)試，以確定其投運(yùn)階段的運(yùn)行工況。

（5）變電站接地網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)。保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)后，每天記錄運(yùn)行參數(shù)

1次。

3 接地網(wǎng)陰極保護(hù)裝置運(yùn)行效果

通過(guò)斷電測(cè)量，測(cè)定各參比電極處金屬的保護(hù)電位，如表1所示。

陰極保護(hù)裝置通電運(yùn)行后，根據(jù)測(cè)定的參比電極處金屬的初始電位，測(cè)定接地網(wǎng)各參比點(diǎn)的電位值（極化電位值），調(diào)整輸出電流（或輸出電壓）使各參比電位下降到保護(hù)電位值。系統(tǒng)投入后，通過(guò)調(diào)節(jié)自動(dòng)控制裝置，使接地網(wǎng)極化到低于初始電位100 mV以下，滿足設(shè)計(jì)條件，達(dá)到了極化要求，確保達(dá)到接地網(wǎng)的防腐要求。

4 實(shí)施效果檢驗(yàn)和結(jié)語(yǔ)

在裝置運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)不同的季節(jié)情況，適時(shí)調(diào)整輸出電壓、電流，保持接地網(wǎng)電位始終低于金屬的初始電位下降100 mV以下運(yùn)行。經(jīng)過(guò)一年運(yùn)行后，2007年7月2日，對(duì)試片進(jìn)行開挖，查驗(yàn)試片。未與接地網(wǎng)連接的試片，外表銹斑嚴(yán)重，已出現(xiàn)明顯起皮現(xiàn)象；與接地網(wǎng)連接試片表面無(wú)明顯腐蝕現(xiàn)象，外表光滑，未出現(xiàn)起皮、銹斑等。效果良好。通過(guò)對(duì)馬山變接地網(wǎng)實(shí)施陰極保護(hù)措施后，有效改善了接地網(wǎng)受腐蝕嚴(yán)重的狀況，同時(shí)也為其他變電站接地網(wǎng)保護(hù)提供了理論和實(shí)踐依據(jù)。有效保證了設(shè)備供電可靠性，保障了人身

安全。

參考文獻(xiàn)

[1]李景祿.變電站接地網(wǎng)存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施[J].高電壓技術(shù)，1995（4）.

[2]李景祿.實(shí)用電力接地技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2002.

[3]胡士信.陰極保護(hù)工程手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.

[4]盧剛，耿風(fēng)慧，丁銳，等.變電站接地網(wǎng)的“陰極保護(hù)”防腐技術(shù)[J].供用電，2001（10）.