输电线路接地装置的防腐措施分析

2021-08-10肇庆电力设计院有限公司梁振敏

电力设备管理 2021年7期

肇庆电力设计院有限公司梁振敏

接地装置是输电线路接地系统中十分关键的一部分，接地装置的使用年限和安全性直接关系到防雷接地、工作接地和防静电接地的工作效果。其中影响接地装置作用发挥的因素主要为腐蚀破坏，如果接地装置长期处于潮湿、阴暗的环境中就会损坏设备，造成接地网局部的断裂，进而可能引发安全事故。为此，在生产实践中，做好设备接地已经成为降低输电线路安全隐患、提升输电线使用寿命的关键环节。

1 接地装置及其运行现状

1.1 输电线路

输电线路主要是由架空导地线、架线金具、铁塔、基础及接地装置等部分组成，这些装置大部分是暴露在外界环境中，都十分容易受到环境破坏，尤其是输电线路跨度较大，所处的环境也大有不同。输电线路长期在野外，受到各种环境的威胁，使得输电线路各个部分都受到了腐蚀破坏极大影响了输电线的正常使用，其中接地装置是最容易被腐蚀的部分。因此，在电力系统中对输电线路的防腐措施展开研究，提高输电线路的抗腐蚀性能，保护输电线路的稳定运行。

1.2 接地装置

在电力系统中，接地装置安装的主要目的是保护电力设备确保周围环境安全，在接地装置中被称作接地的部分是具有良好导体作用的电器，包括中性点、壳或支架。接地按照作用不同可以分为三种：一是在电力系统中保持正常运行所设置的接地，如中性点直接接地；二是防止触电采取的保护措施，通常被称为保护接地、又被称作安全接地，工作原理主要是实现大地绝缘，因为一般情况下电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等都是由绝缘体包裹的，但一旦绝缘体损坏就可能造成恶劣影响，这时有接地设备疏散电流就会降低危险；三是为防止雷暴天气出现造成的突发性触电事故的防雷接地，较常见的防雷接地装置为避雷针、避雷线和避雷器等，工作时通过向大地泄放雷电流而避免电路出现问题[1]。

接地电阻是不可避免的，电流流经接地装置必然会引起发热问题，同时电流在接地电阻上的压降将引起接地电极电位升高，在这种情况下比较容易发生设备的烧毁问题。当电流脱离接地装置在土壤中任意扩散，在地面上出现的电位梯度会使人体遭受接触电势和跨步电势的作用，因此控制接地电阻值是降低安全事故发生率的关键环节[2]。换句话说，在接地装置中电阻越小、电流经过的速度越快、产生的热量越低、向大地扩散的速度越快威胁越小。在发电厂、变电站的实践经验中，为降低接地电阻一般采用长孔地网和方孔地网两种网格式接地[3]（图1、2）。

图1 水平接地网示意图

图2 接地网示意图

2 输电线路接地装置发生腐蚀的影响因素

从大量的实际案例总结出，在输电线路基地装置中的设备接地引下线，连接螺丝和焊接头是在易被腐蚀部分排名前三的部位，主要的腐蚀原因为电化学腐蚀、土壤含水量大等。

电化学腐蚀。输电线路所处的环境复杂，在输电过程中会发生电化学反应，电化学反应是输电线路发生电化学腐蚀的主要诱导因素。在发生电化学反应时，金属与介质之间存在不均匀的介质电化学，再加上所处环境中的不确定因素，比如受到ph值的影响及可能存在的微型电池结构，就会出现严重的腐蚀问题。

含水量。土壤中含水量的多少对于接地装置的影响是十分巨大的。如果是土壤中的含水量较高，土壤中的电解质在发生离子化的过程就会加速对金属溶解离子化的过程，并能提高饱和度[4]。在这样的条件下，如果土壤的湿度范围控制在百分之十以内，在阳极极化的过程中，电阻值增大的风险就会大大增加。而这种情况就增加了腐蚀现象出现的概率，并且在腐蚀发生的速度上也会提高，进而影响土壤电阻率。值得关注的是，相比较于其他土壤条件，粘性土壤中的腐蚀性更强。

3 输电线路接地装置防腐措施

尽管接地装置腐蚀问题是不可避免的，但是通过人为采取一些防护措施是能够减缓腐蚀进程，延长设备使用寿命的。

3.1 优化设备材料

腐蚀主要是对接地设备的破坏，现阶段的状况说明，接地装置设备使用的材料在抗腐蚀方面比较薄弱，因此改善材料结构，优化装置制作用料是提升接地装置使用寿命的重要方式。现阶段我国广泛应用的接地装置的制作材料主要为再生钢，再生钢的抗腐蚀效果从材料自身来说并不理想，在潮湿环境中极易被腐蚀。因此提升材料抗腐蚀性、从源头改善腐蚀发生的可能性是当前电力行业普遍关注的问题。

按照实践经验，0.6米以上是接地输电线路装置埋深最合理的标准，由于在回填时使用的是稀土，并且夯实地面的方式为分层夯实，为避免在焊接过程中出现脱节现象，这就要求装置材料的结构、尤其是焊接材料所使用的材料必须材质均匀[5]。另外高效降阻剂本身的化学性能稳定，对于保护接地装置不受腐蚀方面作用突出，尤其是降阻剂凝固之后在土壤和装置材料之间起到了很好的隔离作用，能够对金属电极的固体进行有效保护，能够促使件数保护效果得到提升。

3.2 阴极保护法

阴极保护法是根据输电线路接地装置金属性质采取的保护措施。关键在于与金属材质性质的相互结合，阴极保护法在实践中，较为常见的应用方式为牺牲阳极法以及外加电流法两种方式。

牺牲阳极法的应用操作要点是根据被保护装置的抗腐蚀性，将被保护装置与其他抗腐蚀性能更差的金属相连接，通过对阳极腐蚀溶解的方式起到保护输电线接地装置的作用，从而达到提升输电线路接地装置安全性能提高的作用。在牺牲阳极法中还常将接地装置与负极相连来达到保护输电装置目的；外加电流法是在输电线接地装置外加直流电源，将被保护的输电线路转化为接地装置的一部分，与电源负极进行连接，从而极化效应得以实现提供保障，进而达到避免发生金属腐蚀目的。采取该方法的关键还应注意到土壤的特性，要对土壤的pH值、含水量做好测算和改善，从客观条件上优化接地线路的作业环境，降低腐蚀出现的可能性。