輸電線路接地裝置的防腐措施分析

肇慶電力設(shè)計院有限公司 梁振敏

接地裝置是輸電線路接地系統(tǒng)中十分關(guān)鍵的一部分，接地裝置的使用年限和安全性直接關(guān)系到防雷接地、工作接地和防靜電接地的工作效果。其中影響接地裝置作用發(fā)揮的因素主要為腐蝕破壞，如果接地裝置長期處于潮濕、陰暗的環(huán)境中就會損壞設(shè)備，造成接地網(wǎng)局部的斷裂，進而可能引發(fā)安全事故。為此，在生產(chǎn)實踐中，做好設(shè)備接地已經(jīng)成為降低輸電線路安全隱患、提升輸電線使用壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 接地裝置及其運行現(xiàn)狀

1.1 輸電線路

輸電線路主要是由架空導地線、架線金具、鐵塔、基礎(chǔ)及接地裝置等部分組成，這些裝置大部分是暴露在外界環(huán)境中，都十分容易受到環(huán)境破壞，尤其是輸電線路跨度較大，所處的環(huán)境也大有不同。輸電線路長期在野外，受到各種環(huán)境的威脅，使得輸電線路各個部分都受到了腐蝕破壞極大影響了輸電線的正常使用，其中接地裝置是最容易被腐蝕的部分。因此，在電力系統(tǒng)中對輸電線路的防腐措施展開研究，提高輸電線路的抗腐蝕性能，保護輸電線路的穩(wěn)定運行。

1.2 接地裝置

在電力系統(tǒng)中，接地裝置安裝的主要目的是保護電力設(shè)備確保周圍環(huán)境安全，在接地裝置中被稱作接地的部分是具有良好導體作用的電器，包括中性點、殼或支架。接地按照作用不同可以分為三種：一是在電力系統(tǒng)中保持正常運行所設(shè)置的接地，如中性點直接接地；二是防止觸電采取的保護措施，通常被稱為保護接地、又被稱作安全接地，工作原理主要是實現(xiàn)大地絕緣，因為一般情況下電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線路桿塔等都是由絕緣體包裹的，但一旦絕緣體損壞就可能造成惡劣影響，這時有接地設(shè)備疏散電流就會降低危險；三是為防止雷暴天氣出現(xiàn)造成的突發(fā)性觸電事故的防雷接地，較常見的防雷接地裝置為避雷針、避雷線和避雷器等，工作時通過向大地泄放雷電流而避免電路出現(xiàn)問題[1]。

接地電阻是不可避免的，電流流經(jīng)接地裝置必然會引起發(fā)熱問題，同時電流在接地電阻上的壓降將引起接地電極電位升高，在這種情況下比較容易發(fā)生設(shè)備的燒毀問題。當電流脫離接地裝置在土壤中任意擴散，在地面上出現(xiàn)的電位梯度會使人體遭受接觸電勢和跨步電勢的作用，因此控制接地電阻值是降低安全事故發(fā)生率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[2]。換句話說，在接地裝置中電阻越小、電流經(jīng)過的速度越快、產(chǎn)生的熱量越低、向大地擴散的速度越快威脅越小。在發(fā)電廠、變電站的實踐經(jīng)驗中，為降低接地電阻一般采用長孔地網(wǎng)和方孔地網(wǎng)兩種網(wǎng)格式接地[3]（圖1、2）。

圖1 水平接地網(wǎng)示意圖

圖2 接地網(wǎng)示意圖

2 輸電線路接地裝置發(fā)生腐蝕的影響因素

從大量的實際案例總結(jié)出，在輸電線路基地裝置中的設(shè)備接地引下線，連接螺絲和焊接頭是在易被腐蝕部分排名前三的部位，主要的腐蝕原因為電化學腐蝕、土壤含水量大等。

電化學腐蝕。輸電線路所處的環(huán)境復雜，在輸電過程中會發(fā)生電化學反應(yīng)，電化學反應(yīng)是輸電線路發(fā)生電化學腐蝕的主要誘導因素。在發(fā)生電化學反應(yīng)時，金屬與介質(zhì)之間存在不均勻的介質(zhì)電化學，再加上所處環(huán)境中的不確定因素，比如受到ph值的影響及可能存在的微型電池結(jié)構(gòu)，就會出現(xiàn)嚴重的腐蝕問題。

含水量。土壤中含水量的多少對于接地裝置的影響是十分巨大的。如果是土壤中的含水量較高，土壤中的電解質(zhì)在發(fā)生離子化的過程就會加速對金屬溶解離子化的過程，并能提高飽和度[4]。在這樣的條件下，如果土壤的濕度范圍控制在百分之十以內(nèi)，在陽極極化的過程中，電阻值增大的風險就會大大增加。而這種情況就增加了腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)的概率，并且在腐蝕發(fā)生的速度上也會提高，進而影響土壤電阻率。值得關(guān)注的是，相比較于其他土壤條件，粘性土壤中的腐蝕性更強。

3 輸電線路接地裝置防腐措施

盡管接地裝置腐蝕問題是不可避免的，但是通過人為采取一些防護措施是能夠減緩腐蝕進程，延長設(shè)備使用壽命的。

3.1 優(yōu)化設(shè)備材料

腐蝕主要是對接地設(shè)備的破壞，現(xiàn)階段的狀況說明，接地裝置設(shè)備使用的材料在抗腐蝕方面比較薄弱，因此改善材料結(jié)構(gòu)，優(yōu)化裝置制作用料是提升接地裝置使用壽命的重要方式?，F(xiàn)階段我國廣泛應(yīng)用的接地裝置的制作材料主要為再生鋼，再生鋼的抗腐蝕效果從材料自身來說并不理想，在潮濕環(huán)境中極易被腐蝕。因此提升材料抗腐蝕性、從源頭改善腐蝕發(fā)生的可能性是當前電力行業(yè)普遍關(guān)注的問題。

按照實踐經(jīng)驗，0.6米以上是接地輸電線路裝置埋深最合理的標準，由于在回填時使用的是稀土，并且夯實地面的方式為分層夯實，為避免在焊接過程中出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象，這就要求裝置材料的結(jié)構(gòu)、尤其是焊接材料所使用的材料必須材質(zhì)均勻[5]。另外高效降阻劑本身的化學性能穩(wěn)定，對于保護接地裝置不受腐蝕方面作用突出，尤其是降阻劑凝固之后在土壤和裝置材料之間起到了很好的隔離作用，能夠?qū)饘匐姌O的固體進行有效保護，能夠促使件數(shù)保護效果得到提升。

3.2 陰極保護法

陰極保護法是根據(jù)輸電線路接地裝置金屬性質(zhì)采取的保護措施。關(guān)鍵在于與金屬材質(zhì)性質(zhì)的相互結(jié)合，陰極保護法在實踐中，較為常見的應(yīng)用方式為犧牲陽極法以及外加電流法兩種方式。

犧牲陽極法的應(yīng)用操作要點是根據(jù)被保護裝置的抗腐蝕性，將被保護裝置與其他抗腐蝕性能更差的金屬相連接，通過對陽極腐蝕溶解的方式起到保護輸電線接地裝置的作用，從而達到提升輸電線路接地裝置安全性能提高的作用。在犧牲陽極法中還常將接地裝置與負極相連來達到保護輸電裝置目的；外加電流法是在輸電線接地裝置外加直流電源，將被保護的輸電線路轉(zhuǎn)化為接地裝置的一部分，與電源負極進行連接，從而極化效應(yīng)得以實現(xiàn)提供保障，進而達到避免發(fā)生金屬腐蝕目的。采取該方法的關(guān)鍵還應(yīng)注意到土壤的特性，要對土壤的pH值、含水量做好測算和改善，從客觀條件上優(yōu)化接地線路的作業(yè)環(huán)境，降低腐蝕出現(xiàn)的可能性。

3.3 接地線防腐

接地裝置最容易被腐蝕的部分除地下部分，接地線腐蝕也非常常見，接地線一旦腐蝕可能會誘導接地裝置腐蝕，因此要想做好接地裝置的保護工作還應(yīng)該重視接地線的保護。重點保護接地線連接點，統(tǒng)籌規(guī)劃好地下和水平接地裝置的管理，有效優(yōu)化腐蝕點位管理水平。在焊接工藝上不斷優(yōu)化，開展定期維護，實現(xiàn)優(yōu)化升級。