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输变电系统接地网的防蚀保护

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来源:仪天成电力  时间:2017/12/07  阅读: 次(cì)

   1输变电(diàn)系统(tǒng)接(jiē)地网需要防蚀保护
   随着对电力输变电系统的安全性要(yào)求的提(tí)高,对接地网的(de)性能和安全运行的要求也越(yuè)来(lái)越严格,对(duì)接地体材料的耐腐蚀性和热稳定性的(de)要求也越来越高。由于资(zī)源和经济等(děng)原因,我国接地网所用材料主要为碳钢。接地网的腐(fǔ)蚀源于普通碳钢(gāng)在腐蚀性土壤环境中的电化学腐蚀以及电网设备运行中的泄流电流造成的腐蚀。腐蚀(shí)使接地网材(cái)料表(biǎo)面生成氧化物,截面积减小或甚至断裂(liè),造成接地性能不良和热稳(wěn)定性恶(è)化,危及设备及(jí)人身安(ān)全。因此缓解(jiě)接地网金属材料腐蚀,保证接地网接地性能(néng)的稳定性(xìng),延长(zhǎng)接地网使用(yòng)寿命,是输变电(diàn)系统安全生产上要解决的课题。我国输变电系统变(biàn)电站(zhàn)有许(xǔ)多是建在具有中等以(yǐ)上(shàng)腐蚀性的土壤中,碳钢接地网的腐蚀十分(fèn)普遍,据某(mǒu)省的调查统(tǒng)计,其中严(yán)重腐蚀的超过13。一些地区的输变电系统接地网的使用寿命(mìng)仅有10年,腐蚀严重的3~4年就出现接地网(wǎng)或(huò)引下线腐蚀断裂。而且在这(zhè)过程中(zhōng)因腐蚀发展使接地电阻增大而(ér)恶化接地网的接地性(xìng)能。氧化锌避雷器测试仪集直流高压(yā)电源(yuán)、测量、控制系统为一体,将全部元(yuán)器件浓缩(suō)在一个机箱内,体积(jī)小(xiǎo),重量轻,可携带到任何地方使用(yòng)
   为防止接地网锈蚀(shí)影响接地性能,目前通常采用扩大(dà)接地体截面;使用镀锌钢材(cái)料;使用降阻剂、混凝土包裹等方法。也有想用导电(diàn)涂料表面(miàn)涂装等方法。
   采用镀锌钢(gāng)材料,试验表明,在(zài)输变电设备接地网有泄(xiè)流电流的影响时,其耐蚀性能与普通碳钢相比,提高不多(duō),不能明显改善(shàn)接地网的防蚀性能。
   使用降阻剂时,如果其降阻是由于含有强导电性的盐(yán)份起(qǐ)作(zuò)用,则会增(zēng)加对接地网的(de)腐蚀性。
采用导电涂料表面涂装的方法(fǎ)由于对导电涂料(liào)的导电性能(néng)和理化性能要求(qiú)高,价格昂贵,施工难度大,使用寿命有限。
经过多年(nián)的努力,我们对已在(zài)运行的接地网研究采用加电化(huà)学防蚀技术保护;对新建接地网,可采用耐(nài)蚀性能优良的非铜质NAS材料或加电(diàn)化学防蚀技术(shù)保护的方法。
   接地网实施(shī)电化学保护后,其腐蚀受到了(le)抑制,电化学保(bǎo)护效(xiào)果良好。在我(wǒ)们的工程实践(jiàn)中保护度达90以上,可使原(yuán)接地网使(shǐ)用寿命延长(zhǎng)1倍以上。
   经过实验室试验(yàn)及(jí)变电站现场埋置试验,开发筛选出的非铜质金属材(cái)料NAS在盐碱性、弱碱性(xìng)和酸性土壤中,均表现出具有良好的耐蚀性能,比普(pǔ)通碳钢延长使(shǐ)用寿命2倍(bèi)以上。
   2接地网应用电化学保(bǎo)护(hù)方法防蚀 
   电化学阴(yīn)极保护(hù)技(jì)术是控制和减缓接地网金属腐蚀的极有(yǒu)效(xiào)而又很(hěn)经济、省事的方法。可用于老、新接地网的防蚀(shí)保护,使原接地网(wǎng)使用寿(shòu)命延长1倍以上,并且防止了因腐蚀而劣化(huà)接地性(xìng)能。实践表明,对接地网实施电化学保护具有投资(zī)不大、施工快捷(jié)、运行稳定(dìng),保(bǎo)护效果良(liáng)好。
   电(diàn)化学保护技术防蚀的原理是基于金属(shǔ)腐蚀的电化学理论,为了缓解金属在电解质(水、土(tǔ)壤等)中表面阳极区的溶解(腐 蚀),人为(wéi)地由外部向地下腐蚀的接地(dì)网金(jīn)属提供(gòng)阴极直流电流的方法,在被保护金属表面微阳极区叠(dié)加与局部腐蚀(shí)电(diàn)流方向相(xiàng)反(fǎn)的电流,使金属(shǔ)电化学电位降低(阴极极化),迫(pò)使金属表面的阳极区消失或转变为阴极(jí),因此从根本上降低金属的腐蚀倾向和腐蚀速率,减少金属的溶解,达到抑制接(jiē)地网碳钢土(tǔ)壤腐蚀(shí)的(de)效果。
   在实际工(gōng)程应用上,根据金属腐蚀(shí)电极过程动(dòng)力(lì)学原理和碳钢(gāng)在接地网土壤中(zhōng)的实测极化曲线及实(shí)际工程应用经验可知,从外部把阴极电流输入接地(dì)网系统时无须将碳钢的电位极化到活泼的阳极区的开路电位,只须根据现场接地网结(jié)构和土壤理化及电学性能将(jiāng)碳钢的电化学电位阴(yīn)极极化一(yī)定的幅度(dù),碳钢在土壤中的腐蚀速率就有明显(xiǎn)的下降,局部腐蚀倾向和程度明显减轻,保护效果显著,减缓金属的腐蚀达到满足接地网防蚀的要求。
   根(gēn)据外部提供阴极电流(liú)的方式的不同,阴极保护(hù)方(fāng)法可分为牺牲阳极法和外加电流法(fǎ)两种。
牺牲阳(yáng)极法是用一种更(gèng)活泼的金属或合金与被保护的金属连接在一起,靠该合金(jīn)不(bú)断(duàn)地腐蚀溶解产生的电流来保护被保护的(de)金属。可用作牺牲阳极的材料有锌合(hé)金,镁合金(jīn),铝(lǚ)合金等。这种方法不需要(yào)外部电源,但须在变电所地下埋设(shè)数量较多的牺牲阳极块,并且需定期更换。若土壤电阻率大,则因牺牲阳极金属能输出的电流很小而(ér)无法采用。
   外加电流法阴极保护技术是(shì)依靠外部的自动控制直流恒电位(wèi)/恒电流电源向(xiàng)接地网提(tí)供阴极(jí)保护电流(liú)的方法。它通过埋(mái)设于地下的(de)阳极向作为阴极的接地网金属输送(sòng)所需的保护电流;以参比电(diàn)极来(lái)控制保护(hù)电流的(de)大(dà)小。此种(zhǒng)方法可输出的电流大且可调,电位可以人为设定,使用寿命长,因(yīn)而适用于在面积大或土壤电阻率高(gāo)的接地网上采用。但在保(bǎo)护装(zhuāng)置(zhì)系统的设计上要考虑(lǜ)全面,小心。
   3接地网电化学防蚀保护工程的防(fáng)蚀效(xiào)果例
   3.1某内陆城市城区变电站接地(dì)网电(diàn)化学防蚀保护工程(chéng)的防(fáng)蚀效果
   没有电化学保护的碳钢试片(埋地180天) 
   有电化学(xué)保护的碳钢试片(埋地180天)
   由埋设同样时间的(de)、有和没有电化学保护的碳钢试片的失重量数据比较,该内陆城(chéng)市城区变电站接地网(wǎng)电(diàn)化学保护装置的防蚀保护度达到(dào)了93.4。
   3.2某滨海城市(shì)城区变电站接地网电化学防蚀保护工程(chéng)的防蚀效果
   没有电化学保护的碳钢试片(埋地380天) 。
   有电化学保护的碳钢试片(埋地380天)
   由埋设同样时间的、有和没有电化学保护的碳(tàn)钢试片的失重量数据比较,该滨海城(chéng)市城区变电站接地网电化学保护装置的防蚀保护度(dù)达到了91.8。
   4NAS材料在(zài)变(biàn)电站土壤中的耐蚀性能
   NAS材(cái)料(liào)试片(埋地380天.锯口未封闭)
   从在变电站土壤中(zhōng)埋设380天后失重(chóng)量分析,NAS试片平均腐蚀速率只有同样(yàng)条件下的碳钢试片腐蚀速率的五分之一~八(bā)分之一。 
   NAS材料在土壤中耐局(jú)部腐蚀的性能远强于碳钢,它的平均腐蚀速率(lǜ)也远低于碳钢。NAS材料接地(dì)网(wǎng)在土壤中的耐(nài)锈蚀性能和寿命(mìng)是会(huì)远远超过普通碳钢接地网的。
   5.结论
  (1)在不同环境的变电站中的(de)现场工程(chéng)实践表明,接地网电化学保(bǎo)护技术能很好的减缓土壤中接地(dì)网碳钢材料(liào)的腐蚀,不仅降(jiàng)低了碳钢材料的平(píng)均(jun1)腐蚀速率(lǜ)(降低了90以上),而且大大减轻了碳钢材料的局部腐蚀(shí)倾向和(hé)程度,能延长碳钢接地网(wǎng)的使用寿命一倍以上。接地网电化学技术防蚀方法对新、老碳钢接地网的防蚀保护均适用(yòng)。
  (2)研究的(de)可用(yòng)于接地网的NAS材料在变电(diàn)站土壤埋设试验结(jié)果证实(shí),NAS材料的耐土(tǔ)壤腐蚀性能优良,平均腐蚀速率(lǜ)只有碳钢的五分之一~八分之一,有很高的耐局部(bù)腐蚀性能。NAS材料可以用于敷设线路、铁塔和新变(biàn)电站接地网(wǎng),以及老接地网的翻修改造(zào)。

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