变电站接地网防蚀保护的策略

张雷

摘 要：变电站的接地系统是维护电力系统安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全的根本保障和主要措施。由于电力技术的蓬勃发展和变电站容量的持续扩大，对变电站接地网安全性的要求也就越来越高。接地网埋设于土壤中，很容易出现严重的腐蚀。该文就变电站接地网如何防蚀展开讨论，对于电网的安全运行有很重要的意义。

关键词：变电站 电网 接地网 腐蚀

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（b）-00-01

腐蚀带来的破坏形式很多，不同情况下引起金属腐蚀的原因也不相同，而且影响因素十分复杂。因此，不同条件下应采取的防腐蚀保护方法也是不同的，涉及范围很广。对于每种防腐蚀保护方法都有其适用的条件和范围，某一种保护措施对一定的条件是有效的，但对其它的条件就不见得有效，同时采用两种或者多种防腐措施进行联合保护，其防腐效果远一般来讲比单一的措施要好。所以，在一个具体的腐蚀体系中，选取的防腐蚀措施要根据腐蚀原因、环境条件、各种措施的防腐蚀效果、施工难易程度以及造价等综合考虑。防腐蚀工程技术通常分为四大类。

1 正确选用耐腐蚀材料

针对特定的工程性结构物、工艺用途和由工况条件所决定的腐蚀性环境，选用适宜的耐腐蚀材料是防止或减轻腐蚀的简便有效的主要措施。为此，首先应弄清楚设备材料所在的环境介质和工况条件，了解介质的成分、溶度，杂质种类及其含量，流速、温度及温度差异，导电性和pH值，设备的工作压力及材料的受力状态，可能生出的腐蚀产物性质，以及在这种环境介质中可能产生的腐蚀类型，产品特殊要求等。

选材时既要充分考虑材料的耐蚀性，又要考虑材料的物理化学性能和加工特性。但值得注意的是，任何材料都不是万能的，所谓的耐腐蚀也是相对的，材料的选择应该兼顾可靠性和经济性。选材时应全面的考虑金属材料、非金属材料和内衬材料的差异及其在特定工况条件和工艺介质中实用性和经济性。

金属材料料与环境介质相互作用造成的破坏与变质，因此控制或者改变环境就能有效地控制腐蚀。目前，环境处理已经是广泛采用的主要防腐蚀技术之一。环境处理指的是应用物理或化学的方法减小环境介质的腐蚀性以控制环境对金属的腐蚀。常用的方法有：

1.1 去除介质中的腐蚀性组分

如脱除空气中的水分，除去水中的氧，脱出原油中的盐分等。

1.2 调节介质中pH值

如控制水溶液、土壤的pH值，调整至低腐蚀性的范围。如锅炉给水中加氨处理，通过中和水中CO2提高pH值而减缓腐蚀。

1.3 改变环境介质的条件和状态

环境的温度和压力，介质的成分、溶度和流速等均可对材料的腐蚀速率产生显著影响。

1.4 缓蚀剂保护

在腐蚀所在环境中加入一定量的化学物质金属腐蚀大大减缓的方法称为缓蚀剂保护，所加入的化学物质就是缓蚀剂。采用缓蚀剂保护，由于使用简单、投资很小、收到效果很快而得到广泛的

应用。

缓蚀剂的保护效果与腐蚀介质的理化状态、温度以及材料的种类和性质以及缓蚀剂本身的种类和使用量等有很大的关系。也就是说缓蚀剂的保护的选择有严格的要求，需要对金属-介质体系具有良好的保护效果。一般而言，缓蚀剂在循环系统中应用的效果和经济性较好。采用缓蚀剂还应该考虑对生产工艺过程和产品质量有无影响，应综合考虑应用效果和经济性。

2 表面涂覆层保护

表面涂覆层保护就是依靠物理的、化学的方法，在金属材料表面涂覆一层耐腐蚀的材料，以达到减缓腐蚀、保护机体金属的目的，又称涂镀层保护或者表面保护。这种减缓腐蚀的方法，由于施工简单、消耗涂层少、得到的效果好以及造价相对较低而获得了广泛的应用。这类方法主要包括涂镀层保护、表面处理和内衬。涂镀层按其材料不同分为有机涂层、无机涂层和金属性镀层。

控制腐蚀的表面涂覆层技术可以通过三种途径起保护作用：机械性保护，化学性保护和阴极性保护。为了保障表面涂覆层的耐蚀性，要求其均匀完整、致密无孔，与基体金属粘接牢固，并且具有一定的强度和韧性。

3 电化学保护

电化学保护就是利用金属电化学腐蚀过程的极化特性控制腐蚀的方法。简单的讲，是对金属设备人为的施加一定的保护电流，使得金属的腐蚀速度迅速降低的防腐蚀技术。

将被保护设备在指定的环境介质中进行外加阴极极化以减小或者防止金属腐蚀的方法称为阴极保护法。可以通过外加电流施加极化电流或连接电位更加负的牺牲阳极两种途径实施阴极保护。阴极保护适用于几乎所有金属材料。

将被保护设备在指定的环境介质中进行外加电流阳极极化至一定电位，是金属建立起钝态和生成稳定钝态膜并能维持这种钝态，从而显著降低金属腐蚀速度，这就是阳极保护法。阳极保护法主要使用在活化或钝化转变行为的介质体系。

4 合理的防腐蚀设计

控制腐蚀应从结构物的项目设计开始就予以重视和必要的考虑，这是从大量实践总结出来的一条重要经验。防腐设计的内容主要包括防蚀结构设计、防蚀方法选择、防蚀强度设计、材料选择和加工、安装过程的防蚀要求等。

防蚀强度设计应按均匀腐蚀和局部腐蚀两类情况分别考虑。在均匀腐蚀的条件下只需考虑由于腐蚀造成的壁厚减薄对强度的影响。因此，为了保证强度和可靠使用，项目设计时必须考虑腐蚀裕量。设备的壁厚应等于机械强度计算的厚度加腐蚀裕量，对关键部位还应乘以足够的安全系数。

但是，在局部腐蚀为主的情况下，强度设计没有统一的计算公式，一般可通过选材、控制环境、改变结构设计和安装以及将在服役的过程中启用的监测装置等来解决。

在实践中已总结出防蚀结构设计若干适用原则，以便在设计时作为参考。例如，结构应选择简单，便于装卸与检查；避免应力集中；避免与金属接触；温度分布尽可能的均匀，避免局部过热；管道系统应避免滞流和冲击，保证流速均匀和顺畅等。总之，在结构设计中应尽量地采用简便可行、经济合理、可以避免和减轻腐蚀的结构形状和保护系统。

参考文献

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[2] 殷方.基于IEC 61850的变电站过程总线通信的研究[D].华北电力大学（北京），2005.