浅谈输电线路腐蚀及监测防护措施

2024-03-01符远征胡宗华

电工材料 2024年1期

符远征，胡宗华

（中国南方电网超高压输电公司大理局，云南大理 671000）

0 引言

输电线路是保障地区供电的关键。由于输电线路工作环境较为复杂，受气候环境影响、自身材料影响等，会出现不同程度的腐蚀，若不加以重视，必然会影响输电线路的效能[1]。因此，相关单位应在重视输电线路腐蚀控制的同时，了解输电线路腐蚀控制与监测措施，以实现输电线路管理的高效控制。

1 输电线路腐蚀原理、形式及种类

1.1 输电线路腐蚀原理

输电线路腐蚀主要指线路在内在和外在因素影响下而出现的被破坏、损耗的现象，如空气中的酸、碱、盐等物质影响下，出现的干腐蚀、湿腐蚀等[2]。其中，干腐蚀主要指物体在天气体影响下所形成的腐蚀现象，湿腐蚀主要指在一定湿度（有水）环境下，所形成的腐蚀现象。输电线路基本暴露在空气中，因此湿腐蚀现象较多。

1.2 腐蚀形式与种类

目前，输电线路腐蚀的主要类型有杂散电流腐蚀、电偶腐蚀、盈利腐蚀以及大气腐蚀等，腐蚀后的输电线路部分结构稳定性、可靠性会受到影响（如图1所示）。输电线路最容易受到的腐蚀类型为“大气腐蚀”，这种腐蚀属于湿腐蚀，主要是在电化学等影响下所形成的腐蚀现象。以地线金属材料为例，由于其基本暴露在大气环境中，在大气各种成分影响下，金属表层会附着一层电解质膜（液态），继而出现各种电化学反应，导致金属材料被腐蚀。此外，基于大气腐蚀的特征，其又有空气污染腐蚀与润湿腐蚀两类，如在工业大气中存在各种粉尘、二氧化硫等物质，这些物质会与空气中的水分结合，从而腐蚀输电线路的各种金属设备。

图1 输电线路常见腐蚀

2 输电线路腐蚀应对措施及监控技术分析

2.1 输电线路腐蚀应对方式

输电线路腐蚀表现较多，如导线、铁塔、接地等，对于这些不同材料、设备的腐蚀应采取针对性腐蚀防控措施。

2.1.1 导线腐蚀应对措施

铝、铜、铁是导线主要材料，其中铜材料不仅能在亚硫酸环境中工作，其他环境均具有较高适应性，所以通常不对其进行防腐蚀处理，而铝和铁则需要重点关注。

（1）铝的应对

首先，要避免异种金属和铝导线接触，可用铝合金线替换部分铝线、铁芯、钢芯，需注意这种替换会降低导线强度；其次，隔绝铁芯铝线，即使用非典型蜡与无皂黄油涂防腐剂，可有效提升钢芯铝线的防腐蚀效果；其三，可利用铝合金镀层、铝包钢线等措施，提升输电线的耐腐蚀性，这种方式效果好，普适性较好；其四，可将铁芯铝座位铝线的外层绞线，能有效提升铝线耐腐蚀性。

（2）钢的应对

针对钢芯铝绞线的工作需求，可将防腐蚀油脂涂抹在铝绞线和钢芯线中间，以避免钢线被腐蚀性气体、雨露等影响，从而有效提升钢线使用寿命[3]。然而，导线在防腐蚀油脂基础上重量会有所增加，继而导致导线会因老化而失去效用。而若利用铝包钢线方式，则能有效提升腐蚀效果。

2.1.2 铁塔腐蚀应对措施

（1）镀锌

镀锌作为一种有效防腐措施，能有效加强电力铁塔耐腐蚀性。结合《输电铁塔设计导则》，在镀锌过程中应保持3/16英尺厚度（在有要求基础上，还应涂抹树脂保护层）。需注意，若工作环境为强腐蚀，应保持1/4英尺厚度。同时，应有构造技术处理混凝土基础，以提升塔脚耐腐蚀性。

（2）涂漆

为提升电力铁塔耐腐蚀性，可涂抹相关油漆。首先，可涂抹磷化底漆，需注意其不能作为一般底漆使用，应在涂抹24 h后，再涂抹其他防锈漆；其次，涂抹红丹防锈漆，这种油漆具有较高的渗透性、涂刷性等，拥有较强的防锈效果。需注意，涂漆应结合现场实际情况，科学选择材料，以提升涂漆效益。

2.1.3 接地装置防腐

为避免输电线路接地装置受到电化学腐蚀、含水量腐蚀等，从而降低其效能输出。相关人员应系统保障接地装置的耐腐蚀性。

（1）常规措施

结合接地装置与空气、土壤接触特点，以镀锌方式处理接地引下线。若为水平接地体，可将其直接埋入地下；若该地腐蚀性较强，应使用直径更大的圆钢。

（2）细化措施

一方面，优化材料应用方式和方向。控制输电线路的埋深，如要大于0.6 m，回填材料要用稀土。控制接地设备的焊接，如控制脱节现象，提高焊机均匀性等。使用不影响接地设备耐腐蚀性的高效降阻剂[4]，在埋设材料前，对其做针对性检测，如检测其平均腐蚀率（应低于0.05 mm/年）。另一方面，采用阴极保护法。一是可采取牺牲阳极法，主要是利用连接负极方式，添加更易受到腐蚀的金属，这样在阳极腐蚀基础上，接地设备会得到较好的保护；二是采用外加电流法，连接电源负极与相关接地装置，让后者处于阴极状态，这样便能在极化效应下提升线路保护效果。

2.2 监控措施

2.2.1 人工监控措施

人工监控主要指以人力巡查方式，观察设备现场状态，如利用人力观察塔杠上端是否受到腐蚀、完好等。虽然在现代信息技术支撑下人工巡查方式得到了有效改善，但仍有部分地区采用这种监控方式。这种方式的工作效率较低，且部分地区可能会危及现场检测人员的生命安全，目前已经被逐渐淘汰。

2.2.2 声发射检测技术

本监控技术主要目的是提升电塔锚杆的检测效果。由于发声检测技术具有无损且效果较好等优点，近年来关注度较高。声发射检测是基于瞬态激振原理，能够有效接收腐蚀位置的反馈信号，并详细记录，即利用返回的能量、信号频率可有效分析锚杆上腐蚀位置及其腐蚀基本情况等。因此，本监控与检测方式具有较高的应用效率和质量[5]。

2.2.3 在线监测预警技术

在线监测预警技术主要是结合光电法激光检测技术全面监测输电线路的腐蚀情况或线路是否存在其他异常等。该技术在运行状态下，可不间断地监控部分输电线路的腐蚀情况，或输电线路周边是否存在影响线路运行的物体如树木等。该技术还能及时将采集信息反馈至控制终端，并在发现异常后及时向技术人员预警，提升腐蚀以及其他事件处理效率和质量。

2.2.4 电偶探针技术

本技术主要利用相关感应器、信号采集器、传感器等设备，以数据信息控制技术为中心，远程监控输电线路腐蚀数据。该技术具有较强的适应性，能够适应复杂的大气环境，有效避免湿度、腐蚀电流对设备的影响，因此其具有较高的灵敏性。

2.2.5 现代监控技术

利用现代监控设备、无人机监控设备等动态监控复杂环境下的输电线路。该技术具有较强的灵活性，可以全方位监控输电线路所有设备腐蚀情况或其他异常情况，如线路上有异物等。无人机监控设备携带的高清摄像头能助力现场检查人员清晰了解高空以及其他不宜进入场景输电线路的情况等。

3 输电线路腐蚀应对建议

针对现行输电线路复杂的工作环境，相关技术人员或管理单位应结合现场实际情况，采取针对性应对措施，提高技术人员技能，以提升输电线路腐蚀识别和处理能力，建立更加严格的腐蚀管理体系。

3.1 加强技术人员培训

一是要提高技术人员输电线路现场识别和处理能力，能够识别输电线路工作环境，了解输电线路相关设备腐蚀原因，掌握现场基本处理措施等；二是要助力技术人员形成系统技能素养，如掌握腐蚀原理、腐蚀类型、腐蚀应对措施等。

3.2 建立严格的腐蚀管理体系

3.2.1 加强输电线路腐蚀验收

目前，输电线路验收重点在于设备是否能正常运行，运行设备是否有缺陷，以及相关构件是否有效等，而对设备的耐腐蚀性（如镀锌层是否达到国家标准）等关注较少。所以，应在验收输电线前，设计输电线路相关材料检测流程，一是看材料是否有镀锌，二是看材料镀锌是否达标，三是看镀锌是否有损坏，四是看材料表面是否有划痕等。

3.2.2 强化防腐蚀运维管理

要结合输电线路工作环境、地段特点、工作年限寿命等要素，设计阶梯式巡视、在线监控模式。要重点关注年份较久、腐蚀性强的地区。若巡查中发现有设备存在腐蚀现象，应基于该地区具体特点，全面检测周边输电线路腐蚀情况，并制定防腐蚀工作计划，以提升输电线路运维管理效果。

3.2.3 设计输电线路防腐管理等级

结合输电线路具体管理需求和其所在区域，设计输电线路腐蚀区登记，即要依据地区污秽、环境污染情况，对处在恶劣腐蚀环境的输电线路提高防腐蚀标准。以杆塔为例，施工组立阶段，注意构件连接是否牢固，腐蚀易发部位防腐蚀措施是否落实到位；运行阶段结合状态巡视、诊断，密切监控杆塔运行环境变化，动态更新区域防腐蚀等级，联动变更防腐蚀措施[6]。