750kV線路鐵塔腐蝕原因分析與防治措施

張鵬，姜梅，李煒，高世剛，何巍

（國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，甘肅　蘭州　730050）

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750kV線路鐵塔腐蝕原因分析與防治措施

張鵬，姜梅，李煒，高世剛，何巍

（國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，甘肅蘭州730050）

〔摘 要〕介紹了某750kV線路鐵塔塔材及金具被腐蝕的情況；通過實驗分析了被腐蝕塔材的污穢成分，探究了該750kV線路鐵塔塔材及金具被腐蝕的原因；最后從環(huán)評階段、設(shè)計階段、初期運行階段對新建輸變電工程提出了預(yù)防措施，并對已運行且長期暴露于大氣環(huán)境中的輸變電設(shè)備提出了治理措施。

〔關(guān)鍵詞〕輸電線路；鐵塔；金具；腐蝕

0　 引言

隨著我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的容量也不斷增大，輸電電壓等級也相應(yīng)地由高壓向超高壓、特高壓迅速發(fā)展，輸電方式也由單一的交流輸電向交、直流聯(lián)網(wǎng)輸電發(fā)展，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行成為電力行業(yè)工作的重中之重。并且，由于城鄉(xiāng)工業(yè)的發(fā)展，化工、煤炭、鋼鐵、水泥等工業(yè)也日益飛速發(fā)展起來，導(dǎo)致大氣及土壤環(huán)境日趨惡化，污染加重。

電力工業(yè)的發(fā)展以及局部地區(qū)大氣污染的加劇，導(dǎo)致因電力設(shè)備腐蝕而引起的結(jié)構(gòu)失效問題越來越值得重視。特別在重污染地區(qū)，由于化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致輸電鐵塔及其金具、導(dǎo)線的使用周期縮短，每隔2-3年就需要對桿塔進行防腐涂裝處理，有的甚至需要整體更換，不僅浪費了大量人力物力，也存在引發(fā)安全事故的隱患。

1　線路腐蝕情況及污穢成分分析

1.1線路腐蝕情況

某750kV輸電線路自正式帶電投運以來，不到1年的時間，在線路巡視中，就發(fā)現(xiàn)煙沙Ⅰ線300-315號、煙沙Ⅱ線298-313號區(qū)段線路的鐵塔塔材及金具有不同程度的腐蝕和氧化發(fā)黑現(xiàn)象。經(jīng)對附近環(huán)境狀況調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該750kV煙沙I線308號塔左側(cè)約1 000 m處有1個釩礦冶煉廠，其在生產(chǎn)過程中會排放大量廢氣和煙塵。

1.2污穢成分分析

1.2.1實驗方法

為研究塔材被腐蝕的原因，對塔材上的污穢物進行定量化學(xué)分析。實驗采用離子交換色譜、原子吸收等相結(jié)合的方法，對污穢成分中的陰、陽離子進行了分析。

（1）實驗所用主要儀器如表1所示。

表1　實驗主要儀器

（2）離子色譜分析條件。陰、陽離子成分分析采用戴安（中國）有限公司生產(chǎn)的ICS-1100離子色譜儀，其色譜分析條件如表2所示。

表2　離子色譜分析條件

（3）原子吸收分光光度計分析條件。重金屬離子成分分析采用美國瓦里安（中國）有限公司生產(chǎn)的220FS原子吸收分光光度計，其分析條件如表3所示。

表3　分光光度計分析條件

1.2.2塔材污穢成分分析結(jié)果

對該750kV煙沙Ⅰ線303號塔取下的一段塔材進行實驗室分析，結(jié)果分別如表4及表5所示。

表4　污穢的鹽密、灰密

表5　污穢離子成分分析

由表4可知，在該750kV煙沙線運行不到1年的時間里，塔材上的灰密僅為0.000 9 mg/ cm2，數(shù)值較小，但等值鹽密和電導(dǎo)率則分別為0.192 mg/cm2及1 519 μs/cm，數(shù)值均較大；說明塔材受可溶性鹽的污染程度較高。

由表5可知，鐵塔表面污穢成分陰離子中Cl-的濃度明顯占優(yōu)，其次是SO42-；陽離子中Zn2+、Ca2+和Na+的濃度明顯偏大；以上離子是導(dǎo)致等值鹽密及電導(dǎo)率偏高的主要原因。

2　線路腐蝕原因分析

基于釩礦的成礦特點，傳統(tǒng)提釩方法主要有如下5種：

（1）高溫直接浸出法；

（2）鈉化法；

（3）鈣化法；

（4）無鹽焙燒酸浸法；

（5）無鹽焙燒堿浸法。

據(jù)相關(guān)資料顯示，在石煤礦中，釩主要以V3+存在于云母晶格中，因此石煤提釩一般需經(jīng)礦石破碎→烘干→球磨→焙燒等預(yù)處理階段，而后經(jīng)過酸或堿浸出→萃取→反萃取→沉釩→煅燒等工序。鈉化法是在焙燒階段添加氯化鈉、硫酸鈉等鈉鹽，焙燒過程中由于鈉鹽分解產(chǎn)生大量Cl2和HCl等腐蝕性很強的有毒氣體，治理難度大，容易對周圍環(huán)境造成危害。而鈣化法提V2O5工藝流程則包括鈣鹽制球→酸浸→固液分離→萃取、反萃取或離子交換→沉淀→NH4VO3熱解等工序。

由以上工序可以看出，在釩的煉制過程中，需通過焙燒、酸浸取、壓力提釩等一系列工藝。在焙燒工藝段需添加鈉鹽、鈣鹽等無機鹽；在酸浸取工藝中需加強酸浸出后經(jīng)過閃蒸冷卻、萃取與反萃取等工藝過程。這些工藝過程會產(chǎn)生HCl、SO2等廢氣污染問題。HCl易溶于水并形成鹽酸，SO2在氧化劑、光的作用下，能生成硫酸-硫酸鹽氣溶膠。由于鹽酸及硫酸均具有極強的腐蝕性，因此導(dǎo)致該750kV煙沙線的鐵塔、金具被嚴重腐蝕，影響線路安全運行。

另外，冶煉廠排放的廢氣會隨著空氣的流動附著在線路的絕緣子瓷瓶表面上，造成絕緣子上的等值鹽密增加。由于氯化物的溶解度遠大于含Ca2+、Mg2+的硫酸鹽，當絕緣子瓷瓶表面上的污穢量積累到一定程度，等值鹽密達到一定量時，在遇有大霧、陰濕等氣象條件時，含有大量氯化物的污穢層經(jīng)潤濕后具有較強的導(dǎo)電性。因此，該750kV煙沙Ⅰ線300-315號、煙沙Ⅱ線298-313號區(qū)段存在絕緣子污閃事故的隱患。

3　防治措施

導(dǎo)致輸變電設(shè)備腐蝕的原因十分復(fù)雜，如氣候環(huán)境、材料選擇以及加工和防護工藝等，但多數(shù)是由于大氣環(huán)境污染所致。大氣環(huán)境污染導(dǎo)致的輸電線路腐蝕與污閃對電力系統(tǒng)的破壞是災(zāi)難性的，應(yīng)防患于未然；需深入研究改進架空線路的防腐蝕及外絕緣水平，提出新的可靠防污技術(shù)。

防污工作是一個系統(tǒng)工程，應(yīng)從設(shè)計、設(shè)備、運行維護、污穢鹽密監(jiān)測、污區(qū)劃分圖編制和修正等方面綜合考慮，結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟分析，以較小的投入獲得最優(yōu)的效果。因此，防治大氣環(huán)境污染對輸變電設(shè)備的影響應(yīng)遵循“預(yù)防為主，防治結(jié)合，綜合治理”的原則。

3.1預(yù)防措施

新建輸變電工程的前期和初期運行階段應(yīng)采取以下措施。

（1）環(huán)評階段。除評價噪聲、電磁環(huán)境等污染對周圍環(huán)境的影響外，還應(yīng)評價周圍環(huán)境的大氣污染對工程的影響，尤其是附近工礦企業(yè)排放的特征污染物對輸變電設(shè)備的影響；對變電站的選址及線路路徑進行可行性分析，若能避讓的盡量避讓，無法避讓的則提出安全防護距離。

（2）設(shè)計階段。線路設(shè)計除根據(jù)污區(qū)圖采用相應(yīng)的絕緣和防污措施外，還應(yīng)根據(jù)地區(qū)發(fā)展進行有針對性和前瞻性的設(shè)計。采用強度高、耐腐蝕的塔材和金具及耐污閃、憎水性好的新型復(fù)合絕緣子。

（3）初期運行階段。建議輸變電工程從運行初期就做好設(shè)備鹽密和腐蝕等相關(guān)成分分析的記錄和整理，對設(shè)備材料、防護方法進行專門的分類管理，以便為設(shè)備腐蝕防護和設(shè)備損壞預(yù)測及狀態(tài)檢修提供參考。

3.2治理措施

對已運行且長期暴露于大氣環(huán)境中的輸變電設(shè)備建議采取下列措施。

（1）加強污穢清掃工作及運行巡視，開展經(jīng)常性的測試等技術(shù)管理，建立數(shù)據(jù)庫，開展變電站腐蝕和污閃影響因素研究，正確繪制污穢等級區(qū)域圖，不斷了解線路經(jīng)過地區(qū)污穢等級的變化，并及時調(diào)整相應(yīng)的絕緣水平，涂刷防酸蝕的RTV涂料，提高塔材、金具及絕緣子的防污能力。

（2）對存在造成線路腐蝕及污閃隱患的廠礦，應(yīng)及時聯(lián)系地方政府及環(huán)境保護部門對其進行管理（關(guān)?；蛳奁谥卫恚?。對在輸電線路附近擬建、新建、擴建存在線路污閃隱患的廠礦，應(yīng)禁止建設(shè)。

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收稿日期：2015-10-17。

作者簡介：

張鵬（1983-），男，高級工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境影響評價、電網(wǎng)環(huán)保等方面工作，email：wushu1983@163.com。

姜梅（1969-），女，高級工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境影響評價、火電機組環(huán)保設(shè)施調(diào)試及電網(wǎng)環(huán)境保護監(jiān)督管理工作。

李煒（1981-），男，高級工程師，主要從事電力系統(tǒng)環(huán)境保護、環(huán)境影響評價、工程調(diào)試及環(huán)保技術(shù)監(jiān)督工作。

高世剛（1983-），男，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境影響評價及及電網(wǎng)環(huán)境保護監(jiān)督管理工作。

何巍（1984-），男，工程師，主要從事電磁監(jiān)測研究工作。