防止接地网腐蚀的有效措施

2023-06-27 理论教育版权反馈

【摘要】：试验表明,降阻防腐剂具有良好的防腐效果。综上所述,接地网安全运行问题是一个综合性问题,为防止由于接地网原因引起的事故,必须采用综合措施。首先在设计、施工、运行等环节把好质量关、其次要进一步积累运行资料,弄清腐蚀的规律、论证热稳定校验时间和接地网的使用年限以及不断研究开发接地网防腐蚀的新技术、新工艺,消除由于接地网引发的各种事故。

1.主接地网的防腐措施

(1)采用降阻防腐剂。试验表明,降阻防腐剂具有良好的防腐效果。表9-19 列出了试片的锈蚀率。

表9-19　试片的锈蚀率比较表

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由表9-19可见:①试片在原土中的锈蚀率大于降阻剂中的锈蚀率;②埋入6个月的两种试片,甲试片锈蚀率大,这是因为两块试片的表面积不同,甲试片表面积大,则锈蚀量也就大。

试片埋在降阻防腐剂中比原土中的腐蚀率小的原因是:

1)降阻防腐剂为弱碱性,p H 值为10,原土壤为弱酸性,p H 值为6,故铁的析氢腐蚀作用和吸氧腐蚀作用都无法存在。

2)降阻防腐剂中的阴离子 (OH)-数量比原土壤大,它与铁之间的“标准电极电位差”就比较小,故可抑制铁失去电子的能力,减小了腐蚀作用。

3)降阻防腐剂中含有大量钙、钠、镁和铝的金属氧化物,它们的金属离子都比铁的“标准电极电位”低,故可起一定的阴极保护作用。

4)降阻防腐剂呈胶粘体状,它将铁紧密地包围着,使空气 (氧气)无法与铁表面接触,故可防止氧化腐蚀作用。

5)降阻防腐剂与铁表面发生化学反应,生成一层密实而坚固稳定的氧化膜,使铁表面被“钝化处理”,故不易腐蚀。

6)铁的氧化物属于碱性氧化物,与水作用后生成难溶于水的弱碱,仅能与酸反应。因此,铁埋在具有弱碱性的降阻防腐剂中,受到了保护作用。

(2)采用导电涂料BD01和锌牺牲电极联合保护,这个方法是将接地网涂两遍自制的BD01 涂料,再连接牺牲阳极埋于地下。应用面积约为115cm2的试片试验表明,无涂料无牺牲阳极保护的阴极,其腐蚀率为0.0278mm/a;无涂料有牺牲阳极保护的阴极,其腐蚀率为0.0085mm/a;有涂料有牺牲阳极保护的阴极,其腐蚀率为0.0000mm/a。

采用这种方法的技术条件是:有涂料和无涂料的阴极 (接地网)的面积和阳极面积比分别为25.7∶1和7.5∶1,保护电位至少比自然电位偏负0.237V。

采用导电涂料能降低接地电阻值,而且能使接地网的接地电阻变化平稳,比一般接地网少投资50%,能保护40年以上。

(3)腐蚀情况不同的地域选用不同材料。

1)腐蚀较严重的变电站应选取铜材。美国等很多国家都采用铜做变电站接地装置,这主要是考虑到变电站接地装置的重要性和铜的耐腐蚀性和稳定性。我国新中国成立前也曾大量采用铜作为接地体,如天津塘沽建的110kV变电站的接地装置用的是铜材,至今仍合格。

据资料介绍,铜腐蚀不存在点蚀,属表面均匀腐蚀,铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/5～1/10。从出土的几千年前的青铜器来看,铜的确具有很高的稳定性和抗腐蚀性。

根据我国经验,当土壤电阻率小于100Ω/m时,腐蚀性一般较严重。

应当指出,土壤情况不同的变电站应选不同的铜材。紫铜、黄铜、青铜在不同腐蚀液中的腐蚀速度是不同的。例如,在试验溶液p H 为5.8时,紫铜的腐蚀速度较快,是黄铜的1.6倍,但在p H 值为8.7的试验溶液中,紫铜的腐蚀速度比黄铜慢,大约是黄铜的48%。

2)腐蚀轻微的变电站宜选用钢材。因为腐蚀轻微的变电站的土壤电阻率往往也很高,工频接地电阻降不下来,可以充分利用钢材截面大、散流特性好这一优点。另外,造价也便宜。

值得注意的是,在腐蚀速度快的地域,宜选用圆断面的接地体。由上所述,在相同的腐蚀条件下,扁钢导体的残留断面减小得更快。另外,最好采用镀锌的接地体。

(4)采用无腐蚀性或腐蚀性小的回填土。在腐蚀性强的地区,宜采用腐蚀性小或无腐蚀性的土壤回填接地体,并避免施工残物回填,尽量减小导致腐蚀的因素。

(5)提高设计寿命。现在变电站接地装置的设计寿命为25～30年,显得短了些。新建变电站接地装置的设计寿命应提高到50～60年,从长远看,一方面节省了接地装置改造的投资费用,另一方面也提高了可靠性。

2.接地引下线的防腐措施

(1)涂防锈漆或镀锌。它属于一般的防腐措施。

(2)采用特殊防腐措施。采用一般的防腐措施不可能满足安全运行30～50年的要求,为此,必须采取特殊的防腐措施。其中包括在接地体周围尤其在拐弯处加适当的石灰,提高p H 值;或在其周围包上碳素粉加热后形成复合钢体。对于化工区的接地引下线的拐弯处,可在590～650℃范围内退火清涂应力后,再涂防腐涂料。另外,在接地引下线地下近地面10～20cm 处最容易被锈蚀,可在此段套一段绝缘,如塑料等,以防腐蚀。前苏联在采用此项措施后,达到了较为满意的效果。

3.电缆沟的防腐措施

(1)降低电缆沟的相对湿度,使其相对湿度在65%以下,以消除电化学腐蚀的条件。

(2)接地体涂防锈涂料,但目前的防锈涂料只能维持两年左右。

(3)接地体采用镀锌或热镀锌处理。

(4)改变接地体周围的介质,这是一种较好的方法,其具体做法是用水泥混凝土将扁钢浇注到电缆沟的壁内。由于水泥混凝土是一种多孔体,地中或电缆沟内湿气中的水分渗进混凝土后即变为强碱性的,p H 值在12～14范围内。根据腐蚀理论,钢在碱性电解质中 (p H≥12),表面会形成一层氧化膜,它能有效地抑制钢的腐蚀。如某电厂升压站电缆沟内的接地扁钢就浇注在电缆沟混凝土两壁,运行了30年,最大腐蚀深度小于1mm,年腐蚀深度小于0.025mm。某些供电局的变电所,电缆沟内的扁钢也浇注在混凝土两壁,它们都运行了20多年,暴露在空气中的一面几乎没有发现锈蚀现象,只是在个别焊点上有轻微锈点。相反,电缆的外皮及支撑电缆的角铁架已严重锈蚀,有的铁架已被锈断。因此,在电缆沟施工中宜将接地扁钢三面浇注到混凝土两壁中,对于各焊点再作特殊处理,如打掉焊渣、涂沥青或用混凝土覆盖,这样处理基本上可保证在40年内电缆沟中的接地扁钢不被腐蚀或仅有轻微腐蚀。

综上所述,接地网安全运行问题是一个综合性问题,为防止由于接地网原因引起的事故,必须采用综合措施。首先在设计、施工、运行等环节把好质量关、其次要进一步积累运行资料,弄清腐蚀的规律、论证热稳定校验时间和接地网的使用年限以及不断研究开发接地网防腐蚀的新技术、新工艺,消除由于接地网引发的各种事故。

防止接地网腐蚀的有效措施

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