高壓直流接地極入地電流對(duì)臨近輸電線路桿塔接地體的干擾

(1. 北京科技大學(xué) 新材料技術(shù)研究院,北京 100083; 2. 北京安科腐蝕技術(shù)有限公司,北京 100083)

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，電力傳輸技術(shù)的發(fā)展明顯加快，高壓直流輸電處于快速發(fā)展時(shí)期，其遠(yuǎn)距離大容量輸電的特點(diǎn)，為社會(huì)帶來(lái)巨大的效益。為了提高高壓直流輸電的輸送效率以及接地極的運(yùn)行效率，一般采用雙極運(yùn)行模式，但大多輸電系統(tǒng)在投運(yùn)過(guò)程以及故障情況下會(huì)采用單極運(yùn)行模式。國(guó)內(nèi)外已有關(guān)于金屬設(shè)備遭受高壓直流輸電系統(tǒng)接地極雜散電流腐蝕的案例:一條原油和天然氣管道系統(tǒng)與魁北克-新英格蘭450 kV直流輸電系統(tǒng)并行或交叉，1 200 A入地電流使周圍地下管道的管地電位偏移300～700 mV(相對(duì)于銅/硫酸銅電極，下同)，且高壓直流故障電流進(jìn)入管道造成的雜散電流，在流出以前能夠沿管壁傳遞相當(dāng)長(zhǎng)的路徑[1]；北美Trans Mountain原油管道受260 kV輸電系統(tǒng)干擾，管地電位的偏移量與接地極放電的大小呈正比，當(dāng)接地極1 320 A放電時(shí)，介于接地極陰極和陽(yáng)極之間的24 km管道的管地電位最大偏移為400 mV，導(dǎo)致陰保失效[2]。2007年，中石化某成品油管道受到某直流接地極的干擾，最大管地電位偏移為45 V，且出現(xiàn)若干漏點(diǎn)[3]；南方電網(wǎng)云廣線受到魚龍嶺接地極的影響，導(dǎo)致陰極保護(hù)系統(tǒng)故障，對(duì)距離接地極38 km的管道管地電位進(jìn)行測(cè)量，其偏移量為-70 V[4]。秦潤(rùn)之等[5]對(duì)從化接地極附近7 km管道的管地電位和泄漏電流密度進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果表明：當(dāng)接地極陰極放電3 200 A時(shí)，距離接地極最近管道的管地電位高達(dá)304 V，峰值電流密度高達(dá)82 A/m2；當(dāng)接地極陽(yáng)極放電2 400 A時(shí)，管地電位的最大值和泄漏峰值電流密度分別是-211 V和-488 A/m2。輸電線路的桿塔接地體也屬于金屬構(gòu)筑物，也會(huì)遭受到雜散電流的干擾[6-10]。

已有學(xué)者針對(duì)輸電線路桿塔接地體進(jìn)行研究[11-14]，這些研究多集中于桿塔接地極周圍的電場(chǎng)分布以及桿塔接地體的接地電阻，而對(duì)于高壓直流系統(tǒng)接地極入地電流對(duì)鄰近輸電線路桿塔接地體干擾的腐蝕模擬計(jì)算研究較少。劉偉龍[15]利用三維電磁模擬仿真軟件(CST)，分析了土壤模型和桿塔矩形接地網(wǎng)接地電阻對(duì)各桿塔直流電流分布的影響，并計(jì)算出各桿塔在高壓直流干擾和不同運(yùn)行模式下的腐蝕量；高理迎等[16-17]仿真計(jì)算了丁級(jí)和戊級(jí)布置桿塔接地體的直流電流分布，通過(guò)定量計(jì)算得到射線末端是重點(diǎn)防護(hù)區(qū)域。然而，目前關(guān)于高壓直流干擾下，不同入地電流對(duì)鄰近輸電線路桿塔

接地體的影響研究不多，故本工作利用目前國(guó)內(nèi)外接地計(jì)算常用模擬計(jì)算軟件(CDEGS)，通過(guò)丁級(jí)布置桿塔接地極、避雷線、土壤結(jié)構(gòu)、直流接地極等參數(shù)的建模仿真，考察了直流接地極陰、陽(yáng)極運(yùn)行時(shí)不同入地電流在避雷線上電流值分配情況以及影響范圍，通過(guò)分析每基桿塔接地體四根射線的電流密度分布，評(píng)估各個(gè)桿塔接地體四根射線的腐蝕情況，以期為桿塔設(shè)計(jì)和防護(hù)提供參考。

1 模型建立

建立了高壓直流輸電系統(tǒng)(包含丁級(jí)布置桿塔接地極、避雷線、土壤結(jié)構(gòu)、直流接地極等參數(shù))接地極對(duì)鄰近輸電系統(tǒng)桿塔接地體的干擾模型，如圖1所示，以陽(yáng)極運(yùn)行模式為例(電流從直流接地極流向大地，陰極運(yùn)行時(shí)，電流方向相反)，接地極中心至臨近輸電線路的垂直距離為3 km。由文獻(xiàn)[18]可知，射線接地體的接地小環(huán)對(duì)桿塔接地體的接地電阻影響不大，為簡(jiǎn)化計(jì)算，將丁級(jí)布置的桿塔接地體模型簡(jiǎn)化，見(jiàn)圖2，A、B、C、D分別代表四根射線，其中A射線遠(yuǎn)離直流接地極，C射線靠近直流接地極。本工作中，桿塔序號(hào)按以下方式編號(hào)：離直流接地電極最近的桿塔編號(hào)為0，線路前方桿塔號(hào)加1，線路后方桿塔號(hào)減1，桿塔檔距是500 m；基礎(chǔ)土壤相關(guān)參數(shù)如表1所示。

圖1 接地極與輸電線路的相對(duì)位置示意圖(陽(yáng)極運(yùn)行)Fig. 1 Relative position between the DC grounding electrode and the adjacent transmission line (anode operation)

2 結(jié)果與討論

2.1 高壓直流干擾下避雷線上的電流分布

高壓直流輸電系統(tǒng)接地極對(duì)臨近輸電系統(tǒng)桿塔造成干擾主要是由于接地極進(jìn)入大地的電流。當(dāng)接地極單極運(yùn)行時(shí)，存在陽(yáng)極放電和陰極放電兩種情況：直流接地極陽(yáng)極放電，電流從直流接地極流出，至距離接地極較近的桿塔流入，通過(guò)避雷線，沿避雷線流向遠(yuǎn)處桿塔，后經(jīng)遠(yuǎn)處桿塔流向大地，最終流向受端接地極；陰極運(yùn)行時(shí)情況正好相反，避雷線相鄰點(diǎn)的電流差即為流經(jīng)對(duì)應(yīng)各基桿塔接地體的電流和。

圖2 臨近輸電線線路圖Fig. 2 Model of the adjacent transmission line

表1 基礎(chǔ)土壤的相關(guān)參數(shù)Tab. 1 Related parameters of foundation soil

在基礎(chǔ)模型的基礎(chǔ)上，僅改變高壓直流接地極的入地電流，計(jì)算入地電流對(duì)臨近輸電線路的避雷線中電流的分布情況。陽(yáng)、陰極運(yùn)行時(shí)，接地極入地電流的相關(guān)參數(shù)如表2和表3所示。

表2 陽(yáng)極放電條件下，接地極入地電流的相關(guān)參數(shù)Tab. 2 Related parameters of ground current of grounding electrode under anodic discharge condition

表3 陰極放電條件下，接地極入地電流的相關(guān)參數(shù)Tab. 3 Related parameters of ground current of grounding electrode under cathodic discharge condition

丁級(jí)布置的桿塔，施加不同高壓直流接地極干擾電流時(shí)，電流在臨近輸電線路避雷線上的直流電流分布如圖3所示，其中電流的正負(fù)僅代表電流的方向，本節(jié)中規(guī)定由0基桿塔向前流動(dòng)為正，由0基桿塔向后流動(dòng)為負(fù)。由圖3可見(jiàn)：以3 000 A入地電流條件下的前側(cè)桿塔接地體為例，從0基桿塔開(kāi)始，避雷線上電流先逐漸增大，在6基桿塔處達(dá)到最大，約為24.0 A，隨后再逐漸減小，在25基桿塔接地體處的電流約為6.8 A，約占6基桿塔處電流值的28.3%，且自25基桿塔之后變化開(kāi)始趨于平緩。0基桿塔兩側(cè)線路的避雷線上電流變化趨勢(shì)相同，且電流分布相對(duì)直流接地極具有對(duì)稱性，避雷線上的每個(gè)點(diǎn)代表對(duì)應(yīng)每基桿塔接地體，相鄰點(diǎn)的電流差即流入或流出對(duì)應(yīng)桿塔接地體的電流和。以避雷線上第6基桿塔處的最大電流為例，避雷線上的電流值隨入地電流增加呈線性增加，避雷線上其他位置的電流變化規(guī)律與之相同。

(a) 陽(yáng)極運(yùn)行

(b) 陰極運(yùn)行圖3 入地電流對(duì)臨近的輸電線路避雷線中電流分布的影響Fig. 3 Effects of ground current on current distribution of overhead ground wire of adjacent transmission lines

從輸電線路避雷線直流電流分布情況來(lái)看，相同入地電流時(shí)，陰極或陽(yáng)極極運(yùn)行并不影響避雷線上的電流值，只改變電流方向，即不改變各基桿塔接地體整體的電流吸收或釋放，但改變桿塔接地體的電流吸收或釋放狀態(tài)，即陽(yáng)極運(yùn)行時(shí)桿塔接地體的吸收電流對(duì)應(yīng)陰極運(yùn)行時(shí)的釋放電流，陽(yáng)極運(yùn)行時(shí)的釋放電流對(duì)應(yīng)陰極運(yùn)行的吸收電流，見(jiàn)圖4。不同入地電流條件下，流入避雷線中電流主要集中分布在直流接地極附近前后3 km(直流接地極附近前后各6個(gè)檔距的位置)的桿塔處，這說(shuō)明從0基桿塔前后的第7個(gè)檔距開(kāi)始，避雷線上的電流開(kāi)始降低，并在12.5km(第25基桿塔)桿塔處的降到峰值的30%以下，此時(shí)凈電流主要從避雷線流出，流入桿塔接地體。陰極運(yùn)行時(shí)電流方向相反，因此在本工作中，桿塔檔距500 m的條件下，直流接地極放電時(shí)，距離接地極中心12.5 km內(nèi)的輸電線路桿塔接地體受到直流接地極的干擾較大。

(a) 陽(yáng)極運(yùn)行

(b) 陰極運(yùn)行圖4 接地極單極運(yùn)行條件下避雷線及桿塔接地體中電流的流向Fig. 4 Current directions in the lightning conductor and the grounding body of tower under anodic operation (a) and cathodic operation (b) conditions

2.2 入地電流對(duì)四根射線電流密度的影響

2.2.1 陽(yáng)極運(yùn)行模式

綜上所述，陽(yáng)極(或陰極)單極運(yùn)行時(shí)，桿塔接地體整體處于吸收電流(或釋放電流)狀態(tài)，但對(duì)于每基桿塔的四根射線而言，以陽(yáng)極運(yùn)行條件下的某一入地電流為例，0、3、6、35基桿塔四根射線上的電流密度分布如圖5所示，其中正值表示射線釋放電流進(jìn)入大地，負(fù)值表示射線從大地吸收電流(下同)。由圖5可見(jiàn)：陽(yáng)極運(yùn)行條件下，整基桿塔既存在吸收電流的射線，也存在釋放電流的射線；同一根射線也存在吸收電流和釋放電流。由于桿塔接地體接地小環(huán)部分的電流流入或者流出均較小，而同一根射線隨著與接地小環(huán)的距離增加，電流密度也逐漸變大，在射線末端出現(xiàn)電流密度極值。本節(jié)重點(diǎn)考察每根射線末端的電流密度隨直流接地極入地電流的變化情況。工程上常根據(jù)整基桿塔流入或流出避雷線的電流作為判斷桿塔腐蝕的依據(jù)，但就本工作中丁級(jí)布置的桿塔而言，流入或流出避雷線的電流是流經(jīng)桿塔接地體四根射線的電流之和，與桿塔接地體是否腐蝕沒(méi)有直接關(guān)聯(lián)，因此桿塔接地體流入或流出避雷線的電流并不能作為判斷桿塔接地體是否腐蝕的依據(jù)，每根桿塔接地體射線的吸收或者釋放電流密度才是判斷射線腐蝕的直接參數(shù)。

由圖6可見(jiàn)：A射線有兩個(gè)波峰和一個(gè)波谷，B、C、D射線均經(jīng)歷一個(gè)波峰和一個(gè)波谷，且波谷均出現(xiàn)在直流接地極附近，峰值電流密度均低于0.37 A/m2。0基桿塔兩側(cè)A射線的電流密度均為正值，左側(cè)B、C射線的電流密度均為正值，D射線從4基至35基桿塔處電流密度值為正值，即電流從桿塔接地體射線流出，釋放電流進(jìn)入大地；D射線在4基桿塔左側(cè)的電流密度為負(fù)值，B、C射線分別在-3基和-9基的右側(cè)出現(xiàn)電流密度負(fù)值，即射線從大地吸收電流進(jìn)入射線。由圖2和圖7可見(jiàn)：距離直流接地極最近的桿塔前后兩側(cè)的桿塔接地體四根射線的電流流出和流入情況基本相反，就同一基桿塔而言，當(dāng)高壓直流接地極陽(yáng)極放電時(shí)，均是靠近直流接地極方向的射線(左側(cè)D射線，右側(cè)B和C射線)吸收電流，遠(yuǎn)離直流接地極的射線(左側(cè)A、B、C射線，右側(cè)A和D射線)釋放電流；每根射線末端吸收或者釋放的電流密度值均隨著距離接地極中心距離的增加而減小，同避雷線上的電流變化情況一致，即距離接地極中心越遠(yuǎn)，干擾程度越低。

由圖8可見(jiàn)：0基桿塔兩側(cè)，A射線末端流出電流密度在6基或-6基桿塔處的最大，3 000 A入地電流條件的最大值分別為0.365 A/m2和0.264 A/m2，30 A入地電流條件下， A射線末端的電流密度均為正值，但低于0.004 A/m2；當(dāng)入地電流恒定時(shí)，B射線在-7和1基桿塔處的吸收或釋放的電流密度最大，3 000 A入地電流條件下的分別為0.373 A/m2和-0.548 A/m2，約是30 A入地電流條件下的100倍；C射線上的最大釋放或者吸收電流密度分別在-12和0基桿塔處，3 000 A入地電流條件下的分別為0.054 A/m2和-1.302 A/m2;D射線的最大吸收或者釋放電流密度分別在-1和8基桿塔處，3000A入地電流條件下的分別為-0.804A/m2和0.300 A/m2。同一基桿塔處，入地電流越大，同一根射線末端吸收或者釋放的電流密度就越大；就整條輸電線路上的桿塔接地體而言，0基桿塔左右的電流密度分布并不完全對(duì)稱，這主要受丁級(jí)桿塔四根射線相對(duì)位置的影響。

(a) 0基桿塔接地體 (b) 4基桿塔接地體

(c) 6基桿塔接地體 (d) 35基桿塔接地體圖5 陽(yáng)極運(yùn)行條件下，桿塔接地體四根射線泄漏電流密度隨射線長(zhǎng)度的變化Fig. 5 Changes of leakage current density of four rays of tower grounding body with ray length under anodic operation condition

圖6 3 000 A入地電流條件下，桿塔接地體四根射線的泄漏電流密度分布Fig. 6 Leakage current density distribution of the four rays of the tower grounding body under 3 000 A ground current condition

由圖9可見(jiàn)：在0基桿塔兩側(cè)，每根射線的吸收或者釋放電流密度最大值與入地電流均呈線性變化，隨著入地電流的增大而增加。綜上所述，在陽(yáng)極運(yùn)行條件下，高壓直流接地極入地電流越大，各基桿塔接地體吸收或者釋放的電流密度越大，干擾程度越高。

2.2.2 陰極運(yùn)行模式

僅改變?nèi)氲仉娏鞣较?，? 000 A入地電流為例，各桿塔接地體四根射線末端的泄漏電流密度如下圖10所示。結(jié)合圖6可知，僅改變?nèi)氲仉娏鞣较颍鹘?jīng)各桿塔接地體射線末端的電流密度與陽(yáng)極運(yùn)行時(shí)的大小相等，方向相反，即在接地極為陽(yáng)極運(yùn)行時(shí)，若射線末端電流密度為正值，則陰極運(yùn)行時(shí)為負(fù)值。如A射線，陽(yáng)極運(yùn)行時(shí)射線末端的電流密度均為正值，電流從桿塔接地體的射線流出，釋放電流進(jìn)入大地，陰極運(yùn)行時(shí)，A射線末端的電流密度值不變，但均為負(fù)值，射線從大地吸收電流，其余射線的變化規(guī)律相同。

圖7 整條輸電線路上，四根射線吸收或者釋放電流的臨界桿塔(3 000A入地電流)Fig. 7 The critical tower grounding body of each ray electrode′s absorption or leakage current density along the transmission line (3 000 A ground current)

(a) A射線 (b) B射線

(c) C射線 (d) D射線圖8 陽(yáng)極運(yùn)行條件下，桿塔接地體4根射線的末端泄漏電流密度隨入地電流的變化情況Fig. 8 Changes of leakage current density at the end of the 4 rays of tower grounding body with ground current under anodic operation condition: (a) A-ray electrode; (b) B-ray electrode; (c) C-ray electrode; (d) D-ray electrode

(a) A射線 (b) B射線

(c) C射線 (d) D射線圖9 整條輸電線路上，4根射線最大吸收或釋放電流密度隨入地電流的變化情況Fig. 9 Changes of maximum absorption or release current density of 4 rays with ground current along the entire power line: (a) A-ray electrode; (b) B-ray electrode; (c) C-ray electrode; (d) D-ray electrode

圖10 3 000 A入地電流條件下，桿塔接地體四根射線的泄漏電流密度分布Fig. 10 Leakage current density distribution of the four rays of the tower grounding body under 3 000 A ground current condition

由圖10可見(jiàn)：A射線有一個(gè)波峰和兩個(gè)波谷，B、C、D射線均經(jīng)歷一個(gè)波峰和一個(gè)波谷，且波峰均出現(xiàn)在直流接地極附近。A射線電流密度均為負(fù)值，射線從大地吸收電流，并在0基桿塔處的電流密度最大；B射線在第1基桿塔處的電流密度最大，為0.55 A/m2，在-35～-3基桿塔處，電流密度均為負(fù)值，在-2～35基桿塔處的電流密度為正值，即射線釋放電流進(jìn)入大地；C射線在0基桿塔處的電流密度最大，為1.30 A/m2，在-35～-9基桿塔處的電流密度為負(fù)值，在-8～35基桿塔處的電流密度為正值；D射線在-1基桿塔處的電流密度最大，為0.80 A/m2，在4～35基桿塔處的電流密度為正值，在-35～3基桿塔處的電流密度為負(fù)值。由圖11可見(jiàn)：陰極運(yùn)行時(shí)，四根射線吸收或者釋放電流的臨界桿塔位置，與陽(yáng)極運(yùn)行時(shí)的相同，但吸收或者釋放電流情況恰好相反。結(jié)合丁級(jí)布置桿塔接地體示意圖可知，距離直流接地極最近的桿塔兩側(cè)的桿塔接

地體四根射線吸收或者釋放情況基本相反，就同一基桿塔而言，當(dāng)高壓直流接地極陰極放電時(shí)，遠(yuǎn)離直流接地極方向的射線(左側(cè)A、B、C射線，右側(cè)A和D射線)吸收電流，靠近直流接地極的射線(左側(cè)D射線，右側(cè)A和C射線)釋放電流；每根射線末端吸收或者釋放的電流密度均隨著距離接地極中心距離的增加而減小，同避雷線上的電流變化一致，即距離接地極中心越遠(yuǎn)，干擾程度越低。

2.3 高壓直流接地極放電對(duì)桿塔接地體射線腐蝕的影響

桿塔接地體釋放電流，即電流密度為正值時(shí)，桿塔存在腐蝕風(fēng)險(xiǎn)；桿塔接地體吸收電流，即電流密度為負(fù)值時(shí)，桿塔不發(fā)生腐蝕。由于每根射線末端的電流密度均最大，評(píng)估末端的腐蝕深度可為評(píng)估整體射線的腐蝕提供參考。結(jié)合圖6和10可知：陽(yáng)極運(yùn)行條件下， A、B和D射線發(fā)生腐蝕；陰極運(yùn)行運(yùn)行條件下，B、C和D射線發(fā)生腐蝕；且隨著與接地極間距離的增加，射線釋放的電流密度逐漸減小，腐蝕程度逐漸降低。

結(jié)合以上對(duì)桿塔接地體四根射線電流密度的計(jì)算，根據(jù)法拉利定律，評(píng)估桿塔接地體四根射線的腐蝕深度[19-20]。

本工作中，假設(shè)接地極運(yùn)行壽命為40 a，建設(shè)初期單極運(yùn)行時(shí)間6個(gè)月(180×24×3 600 s)，計(jì)劃和強(qiáng)迫運(yùn)行率為1.5%，則按計(jì)劃和強(qiáng)迫運(yùn)行的時(shí)間為1.5%×40×365×24×3 600 s來(lái)計(jì)算，其總運(yùn)行時(shí)間為34 473 600 s。

單個(gè)接地極并不是以同一極性運(yùn)行的，在直流電流作用下，接地極運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)陽(yáng)極和陰極運(yùn)行兩種形式，故在計(jì)算接地極總運(yùn)行時(shí)間時(shí)，要考慮陰、陽(yáng)極的運(yùn)行狀況，見(jiàn)表4。

四根射線的腐蝕速率計(jì)算公式如下：

(1)

(2)

式中：M為腐蝕失重，g；t為干擾時(shí)間，s；F為法拉第常數(shù)，C/mol；Z為電子數(shù)；M為摩爾質(zhì)量，g/mol；i為電流密度，A/m2；d為腐蝕深度，mm；ρ為材料密度，g/cm3；A為射線的橫截面積，m2；P為陽(yáng)極或陰極的運(yùn)行概率。

表4 接地極陰極或陽(yáng)極運(yùn)行的概率Tab. 4 Probability of cathodic or anodic operation of grounding electrode

經(jīng)計(jì)算，3 000 A入地電流，運(yùn)行方式2條件下，四根射線的腐蝕深度如下圖12所示。由圖12可見(jiàn)：四根射線的腐蝕深度出現(xiàn)一個(gè)峰值(腐蝕量最大)、一個(gè)次峰值(腐蝕量次之)和一個(gè)谷值(腐蝕量最小)，峰值出現(xiàn)在-1(D射線)、0(C射線)、1(B射線)及6(A射線)基桿塔處，谷值出現(xiàn)在峰值和次峰值之間，從谷值開(kāi)始，隨著距離直流接地極的距離增加，各基桿塔接地體四根射線的腐蝕量變化的規(guī)律不是逐漸減小的，而是呈增加→減小→緩慢減小的變化。其原因是由于處于谷值處的桿塔在接地極分別作陽(yáng)極和陰極運(yùn)行時(shí)，電流無(wú)論從射線流入還是流出均很小，產(chǎn)生的腐蝕量很小，所以出現(xiàn)谷值。從圖中還可以看出，距離0基桿塔左右各20個(gè)檔距的位置，腐蝕深度均高于0.1 mm，因此20個(gè)檔距的區(qū)域內(nèi)的桿塔接地體均是腐蝕的重點(diǎn)防護(hù)區(qū)域，50%陽(yáng)極運(yùn)行的條件下，0基桿塔左右3個(gè)檔距的桿塔接地體上C射線腐蝕均較嚴(yán)重。

圖12 3 000 A入地電流、運(yùn)行方式2條件下，四根射線的腐蝕深度Fig. 12Corrosion depth of four rays under the conditions of 3 000 A ground current and No. 2 operating mode

以C射線為例，圖13是不同陰陽(yáng)極運(yùn)行模式下的C射線的腐蝕深度?？梢钥闯?，從-8基桿塔處開(kāi)始至35基桿塔，均是70%陰極運(yùn)行時(shí)的腐蝕深度最大，且陰極運(yùn)行的概率越大，C射線的腐蝕深度越大；但-8～-35基桿塔是20%陰極運(yùn)行時(shí)的腐蝕深度最小。原因是C射線在-8～35基桿塔處均是電流流出狀態(tài)；在-8～-35基桿塔處陰極運(yùn)行時(shí)無(wú)電流流出，只有陽(yáng)極運(yùn)行時(shí)才有電流流出，產(chǎn)生腐蝕。其他三根射線隨著陰陽(yáng)極運(yùn)行的概率不同的變化規(guī)律如C射線的一致。

圖13 3 000 A入地電流條件下C射線的腐蝕深度Fig. 13Corrosion depth of C-ray electrode under 3 000 A ground current condition

由以上計(jì)算可得，陰極運(yùn)行的概率越大，腐蝕越嚴(yán)重，因此在本文算例中，考慮單一高壓直流干擾的情況下，直流接地極運(yùn)行40 a，研究的輸電線路的桿塔接地體末端是重點(diǎn)防護(hù)對(duì)象，靠近直流接地極的前后3個(gè)檔距(-3基至3基)的桿塔接地體的C射線也需重點(diǎn)防護(hù)。

3 結(jié)論

(1) 直流接地極放電時(shí)，直流接地極前后12.5 km(25個(gè)檔距)范圍內(nèi)流經(jīng)避雷線的電流變化較大，12.5 km之外區(qū)域的電流變化趨于平緩，直流接地極前后12.5 km內(nèi)受高壓直流接地極放電的干擾程度較嚴(yán)重；陽(yáng)極放電時(shí)，靠近直流接地極的3 km(6個(gè)檔距)區(qū)域內(nèi)的桿塔接地體吸收電流，3 km(6個(gè)檔距)之外的桿塔釋放電流，陰極運(yùn)行則反之。

(2) 從桿塔流入或流出避雷線的電流是流經(jīng)桿塔接地體四根射線的電流之和，不能作為判斷桿塔腐蝕與否或者腐蝕程度，流經(jīng)桿塔每根射線的電流密度是判斷其腐蝕與否或腐蝕程度的依據(jù)；陽(yáng)極運(yùn)行時(shí)，當(dāng)桿塔整體吸收或釋放電流時(shí)，丁級(jí)布置桿塔靠近直流接地極的射線吸收電流，遠(yuǎn)離接地極的射線釋放電流，陰極運(yùn)行時(shí)反之；射線吸收或釋放電流時(shí)，射線末端的電流密度最大。

(3) 直流接地極陰極運(yùn)行的概率越大，接地極的桿塔射線末端的腐蝕深度越大，靠近直流接地極的10 km(20個(gè)檔距)的范圍內(nèi)，射線末端均是重點(diǎn)防護(hù)區(qū)域；靠近直流接地極1.5 km(3個(gè)檔距)的范圍內(nèi)C射線需重點(diǎn)防護(hù)。