輸電線路接地裝置發(fā)生腐蝕問題的原因與改進(jìn)措施

◎王治臻

隨著我國電力事業(yè)的不斷向前發(fā)展，供電系統(tǒng)的構(gòu)成越來越復(fù)雜，在供電工作效率和穩(wěn)定性上都有了全面提升，在供電系統(tǒng)當(dāng)中接地裝置是輸電線路接地系統(tǒng)中非常重要的構(gòu)成部分，接地裝置在經(jīng)過長時(shí)間的使用過程中，經(jīng)常會(huì)受到外部環(huán)境因素的干擾造成使用安全性下降。輸電線路接地裝置工作性能，會(huì)直接影響到整個(gè)供電系統(tǒng)的防雷接地、供電接地以及防靜電接地工作效果，同時(shí)輸電線路接地裝置在使用過程中，會(huì)受到工作環(huán)境因素的影響而產(chǎn)生腐蝕性問題。因?yàn)檩旊娋€路接地裝置長期處于陰暗潮濕的工作條件下，會(huì)造成金屬材料產(chǎn)生銹蝕情況，如果沒有及時(shí)進(jìn)行處置會(huì)造成接地網(wǎng)局部位置產(chǎn)生材料斷裂，進(jìn)而可以引發(fā)一些供電安全性事故。對(duì)此，在實(shí)際供電工作過程中必須要充分做好接地設(shè)備的控制工作，有效降低輸電線路產(chǎn)生的各種安全隱患問題，提高輸電線路的使用周期，保證整個(gè)供電工作的安全性和穩(wěn)定性。

一、接地裝置及其運(yùn)行工作分析

1.輸電線路。輸電線路在工作過程中，主要是通過大量的架空線路、架線金屬部件、鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分以及接地裝置等各環(huán)節(jié)所構(gòu)成，這些裝置在實(shí)際工作過程中，通常情況下會(huì)直接暴露在外部環(huán)境當(dāng)中，很容易受到環(huán)境因素的影響而產(chǎn)生破壞性問題，特別是輸電線路的整體跨度相對(duì)較大，同時(shí)所處工作環(huán)境也有著明顯的差異性。某些供電線路由于長時(shí)間在野外環(huán)境下工作，受到特殊天氣環(huán)境因素的影響，造成輸電線路各個(gè)不同工作環(huán)節(jié)受到了比較嚴(yán)重的外部破壞性問題，因此在很大程度上影響到整個(gè)輸電線路的正常供電和使用。其中接地工作裝置是最容易產(chǎn)生腐蝕的位置，因此在電力系統(tǒng)供電工作過程中，需要對(duì)輸電線路防腐蝕工作進(jìn)行深入分析和研究，全面提高輸電線路的抗腐蝕性能和穩(wěn)定性，保證整個(gè)供電系統(tǒng)的工作安全性。

2.接地裝置。在電力系統(tǒng)內(nèi)部接地裝置的安裝工作，主要目的是保證供電設(shè)備的工作安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)保證周圍各種電氣設(shè)備的工作環(huán)境穩(wěn)定，在接地裝置當(dāng)中被稱之為接地的部分，具有良好導(dǎo)電作用的電器設(shè)備，其中主要包含中性點(diǎn)外殼和支架結(jié)構(gòu)，根據(jù)其功能和作用的差異性，可以將其分為三種形式：第一種是在電力系統(tǒng)當(dāng)中，可以保持正常穩(wěn)定工作和運(yùn)行的接地裝置，比如中性點(diǎn)直接接地；第二，是防止觸電問題所使用的保護(hù)工作裝置，通常情況下被稱之為保護(hù)接地裝置，又稱之為安全接地裝置，其主要工作原理是實(shí)現(xiàn)和大地之間的絕緣效果。由于在供電工作過程中，電器裝置的外殼屬于金屬材料，配電裝置的外部支撐構(gòu)架和線路、塔桿等，都是通過絕緣體在外部進(jìn)行包裹，但是如果絕緣體產(chǎn)生破壞性問題，很容易造成比較惡劣的影響，這時(shí)其中有的接地設(shè)備會(huì)因?yàn)槭枭㈦娏鞯挠绊懚a(chǎn)生一定的供電危險(xiǎn)性問題；第三，是有效防止在一些雷暴天氣環(huán)境下，出現(xiàn)一些突發(fā)性的漏電和觸電事故，實(shí)現(xiàn)良好的防雷接地效果，其中比較常見的防雷接地裝置為避雷針、避雷線以及特殊避雷器設(shè)備等，在實(shí)際供電工作當(dāng)中通過向大地泄放雷電電流，可以有效防止供電電路產(chǎn)生故障問題。

由于接地電阻的使用不可避免，電流在經(jīng)過接地裝置過程中，必然會(huì)產(chǎn)生一定的發(fā)熱情況，與此同時(shí)，電流在接地電阻上的壓降問題，會(huì)造成接地電極的電位有所提升，在此工作條件下很容易產(chǎn)生設(shè)備出現(xiàn)燒毀等各種情況。當(dāng)電流脫離接地裝置在土壤當(dāng)中隨意進(jìn)行擴(kuò)散，在地面上方出現(xiàn)的電位梯度，是降低安全事故產(chǎn)生的重要工作環(huán)節(jié)，也就是說在接地裝置當(dāng)中電阻參數(shù)越小，電流的傳輸速率越快所生成的熱量越低，向大地?cái)U(kuò)散的速率越快，產(chǎn)生的威脅性越小。在發(fā)電廠變電站的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)當(dāng)中，為了進(jìn)一步降低接地電阻問題的影響，通常情況下，會(huì)使用長孔地網(wǎng)和方孔地網(wǎng)兩種網(wǎng)格接地的方式來進(jìn)行處理，具體如圖1 所示：

圖1 接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)

二、輸電線路接地裝置產(chǎn)生腐蝕性問題的影響因素

相關(guān)供電工作單位，通過長期的實(shí)踐工作以及實(shí)際工作案例進(jìn)行總結(jié)和分析，在供電線路基地裝置當(dāng)中，設(shè)備接地引下線連接螺絲和焊接頭位置，是比較容易產(chǎn)生腐蝕問題的重要位置，主要的腐蝕原因是因?yàn)殡娀瘜W(xué)腐蝕以及土壤含水量過大等因素所產(chǎn)生的影響，具體如下。

1.電化學(xué)腐蝕問題。由于輸電線路在工作過程中，經(jīng)常在一些比較潮濕陰暗的環(huán)境條件下，供電工作過程中接地裝置的金屬材料，會(huì)和外部的水蒸氣以及其他物質(zhì)之間形成相應(yīng)的變化性反應(yīng)，電化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生是輸電線路產(chǎn)生化學(xué)腐蝕性的主要影響因素，因此必須要針對(duì)這一問題加以充分重視。在產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)功能過程中，金屬和外部介質(zhì)相互之間會(huì)存在不均勻的介質(zhì)電化學(xué)影響，并且由于接地裝置在工作過程中，所處環(huán)境會(huì)出現(xiàn)一些不確定性影響因素，比如受到外部水蒸氣、水體pH 值高低等方面因素的影響，可能會(huì)產(chǎn)生微電池結(jié)構(gòu)造成比較嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕問題，隨著時(shí)間的不斷延長腐蝕問題會(huì)進(jìn)一步加劇，對(duì)接地裝置的工作性能產(chǎn)生比較嚴(yán)重的影響。

2.含水量大小影響。由于土壤當(dāng)中的含水量高低會(huì)直接影響到接地裝置的工作性能，并且容易產(chǎn)生腐蝕性問題。如果土壤當(dāng)中的含水量過高和土壤當(dāng)中的電解質(zhì)會(huì)產(chǎn)生離子化過程，會(huì)進(jìn)一步提高對(duì)基礎(chǔ)材料的溶解速率，進(jìn)而會(huì)形成比較嚴(yán)重的金屬腐蝕情況，同時(shí)會(huì)進(jìn)一步提高水體離子的保護(hù)程度。在此工作環(huán)境條件下，如果土壤內(nèi)部的濕度范圍控制在10%之內(nèi)，在陽極極化的工作條件下，其中的電阻值大小會(huì)進(jìn)一步增大，因此所產(chǎn)生的腐蝕性風(fēng)險(xiǎn)問題會(huì)進(jìn)一步增加。在此工作條件下，會(huì)進(jìn)一步加大腐蝕問題所產(chǎn)生的影響，同時(shí)金屬材料腐蝕問題的速率也會(huì)進(jìn)一步提升，進(jìn)而會(huì)直接影響到土壤的電阻率大小。其中，需要充分重視的問題主要體現(xiàn)在相比于其他的土壤環(huán)境條件、粘性土壤所具有的腐蝕性能更強(qiáng)，對(duì)接地裝置的影響程度更大，因此需要引起相關(guān)工作人員的充分重視。如圖2：

圖2 接地裝置腐蝕

三、輸電線路接地裝置防腐蝕工作策略分析

由于接地裝置在使用工作過程中產(chǎn)生腐蝕性問題無法完全避免，但是可以通過一些人為性處理工作措施，采取一些必要的防控方法，可以有效減緩腐蝕問題程度可以延長接地裝置的使用周期。

1.優(yōu)化設(shè)備材料性質(zhì)。由于接地設(shè)備在使用工作過程中會(huì)產(chǎn)生不同程度的腐蝕問題，通過相關(guān)工作人員的研究和分析得出，接地裝置設(shè)備所使用的材料，在抗腐蝕性能方面比較薄弱，因此可以通過改善接地樁制造外部材料，可以起到良好的防腐蝕作用和效果，其中優(yōu)化裝置材料的防腐蝕性能是提高接地裝置使用周期的重要工作方法。現(xiàn)階段，在我國國內(nèi)普遍使用的接地裝置材料，主要是以再生鋼材料為主，再生鋼材料的抗腐蝕性能從材料自身的效果上來看，并不是非常明顯，在一些潮濕的環(huán)境條件下經(jīng)常容易產(chǎn)生腐蝕性問題，因此提升材料的抗腐蝕性必須要從材料的源頭工作角度上出發(fā)，改善防腐蝕問題產(chǎn)生的可能性，是現(xiàn)階段電力行業(yè)當(dāng)中所關(guān)注的重點(diǎn)問題之一。

根據(jù)相關(guān)實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和分析，0.6m 以上是接地輸電線路供電裝置埋設(shè)深度最合理的控制工作標(biāo)準(zhǔn)，但是因?yàn)樵诨靥罟ぷ鬟^程中，使用的是稀土材料同時(shí)夯實(shí)地面的方法，主要是以分層夯實(shí)為主，為了有效防止材料焊接工作過程中產(chǎn)生脫節(jié)問題，要求所使用的接地裝置材料性質(zhì)結(jié)構(gòu)，特別是焊接材料必須要保證材質(zhì)非常均勻。除此之外，可以通過使用高效降阻劑材料，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性效果，在接地裝置的外部材料防腐蝕性能控制工作方面表現(xiàn)非常穩(wěn)定，對(duì)于保護(hù)基地裝置不受到腐蝕問題的影響非常明顯，特別是降阻劑凝固之后在土壤和接地裝置材料，相互之間可以形成良好的隔離作用和效果，可以對(duì)金屬材料的電極固體形成有效的防護(hù)，進(jìn)而保證接地裝置外部具有良好的防護(hù)性能，提高裝置的材料穩(wěn)定性。

2.陰極保護(hù)法。陰極保護(hù)法主要是根據(jù)輸電線路接地裝置，金屬材料的性質(zhì)采取的防護(hù)處理工作措施，主要是通過和金屬材質(zhì)性質(zhì)之間進(jìn)行有效結(jié)合陰極保護(hù)法，在實(shí)踐工作過程中比較常用的方法，主要是以犧牲陽極法或者是外部施加電流的方法來進(jìn)行保護(hù)處理。

犧牲陽極法在使用工作過程中，主要的操作要點(diǎn)是根據(jù)被保護(hù)裝置的抗腐蝕性能，將被保護(hù)的裝置和其他抗腐蝕性相對(duì)較差的基礎(chǔ)材料之間進(jìn)行連接，通過對(duì)陰陽極腐蝕溶解的防護(hù)處理工作方式，起到保護(hù)輸電線路接地裝置的作用和效果，以此可以有效達(dá)到提高輸電線路接地裝置工作安全性的作用。在犧牲陽極法當(dāng)中，通常情況下會(huì)將接地裝置和負(fù)極材料之間直接進(jìn)行連接，以此可以達(dá)到保護(hù)輸電裝置的目的和效果，外加電流法是輸電接地裝置以外直接施加直流電源，將被保護(hù)的輸電線路有效轉(zhuǎn)化成接地裝置當(dāng)中的一部分，和電源的負(fù)極之間直接進(jìn)行連接，從而可以實(shí)現(xiàn)極化效應(yīng)提供有效的防護(hù)工作效果，進(jìn)而可以達(dá)到避免產(chǎn)生金屬腐蝕工作和效果。通過采取這一工作方法，關(guān)鍵點(diǎn)是要注意土壤材料的構(gòu)成特性，需要對(duì)土壤當(dāng)中的pH 值含水量大小等做好準(zhǔn)確測(cè)算和改善可以實(shí)現(xiàn)，從客觀條件上全面優(yōu)化接地線路的作業(yè)工作環(huán)境，以此來有效降低腐蝕性問題產(chǎn)生的可能性。如圖3：

圖3 陰極保護(hù)法

3.接地線防腐蝕處理工作方法。接地裝置在使用工作過程中最容易被腐蝕的部分，除了地下部分以外接地線腐蝕問題也比較常見，如果接地線出現(xiàn)比較嚴(yán)重的腐蝕情況，很有可能會(huì)誘導(dǎo)接地裝置產(chǎn)生更加嚴(yán)重的腐蝕問題，因此要想有效做好接地裝置的防護(hù)工作，必須要充分重視接地線的保護(hù)處理工作，需要重點(diǎn)保護(hù)接地線的連接點(diǎn)位置，同時(shí)需要統(tǒng)籌規(guī)劃好地下和水平接地裝置的管理工作，有效優(yōu)化腐蝕點(diǎn)位的管控工作水平。在焊接工藝技術(shù)方面進(jìn)行全面優(yōu)化和完善，并且展開周期性的裝置維護(hù)和檢修工作，實(shí)現(xiàn)接地裝置的全面優(yōu)化和升級(jí)，保證接地線的使用周期避免出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕和破壞性問題。

4.積極使用新型的復(fù)合材料。對(duì)于復(fù)合性材料而言，主要指的是將一些有色金屬直接涂抹在碳鋼的材料表面，通過這種方式可以起到良好的抗腐蝕作用和效果。現(xiàn)階段，比較常用的防腐蝕處理方法，主要包含鍍鋅技術(shù)，接地裝置當(dāng)中所使用的材料，通常情況下是以圓鋼扁鋼材料為主，其中一些碳塑鋼材料在使用工作過程中具有成本更低、施工更加簡單、剛性程度更大等多方面優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)于鐵材料來講，在使用過程中化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在使用過程中常溫常濕狀態(tài)下，很容易和其他一些非金屬性物質(zhì)以及鹽類物質(zhì)等產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的腐蝕性問題。相比于碳鋼材料有色金屬在抗腐蝕性能方面表現(xiàn)非常優(yōu)良，因此復(fù)合性材料主要是以碳鋼材料作為基礎(chǔ)材料，然后通過高溫環(huán)境作用條件下，配合使用一些比較特殊的防腐蝕處理工藝技術(shù)，將一定厚度的有色金屬直接涂抹在材料表面，可以起到良好的防腐蝕作用和效果。

四、結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行輸電線路接地裝置防腐蝕處理工作過程中，相關(guān)工作人員需要針對(duì)輸電線路所處區(qū)域周圍可能產(chǎn)生的腐蝕性問題影響因素進(jìn)行深入分析和研究，并且以此為基礎(chǔ)，制定出切實(shí)可行的防腐蝕處理工作方案，有效保證接地裝置的防腐蝕性效果，最大程度上提高輸電線路接地裝置防腐蝕工作的水平，保證供電工作的安全性和穩(wěn)定性，推動(dòng)我國電力事業(yè)不斷朝著更高目標(biāo)和方向上發(fā)展。