變電站接地網防蝕保護的策略

張雷

摘 要：變電站的接地系統是維護電力系統安全可靠運行、保障運行人員和電氣設備安全的根本保障和主要措施。由于電力技術的蓬勃發展和變電站容量的持續擴大，對變電站接地網安全性的要求也就越來越高。接地網埋設于土壤中，很容易出現嚴重的腐蝕。該文就變電站接地網如何防蝕展開討論，對于電網的安全運行有很重要的意義。

關鍵詞：變電站 電網 接地網 腐蝕

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（b）-00-01

腐蝕帶來的破壞形式很多，不同情況下引起金屬腐蝕的原因也不相同，而且影響因素十分復雜。因此，不同條件下應采取的防腐蝕保護方法也是不同的，涉及范圍很廣。對于每種防腐蝕保護方法都有其適用的條件和范圍，某一種保護措施對一定的條件是有效的，但對其它的條件就不見得有效，同時采用兩種或者多種防腐措施進行聯合保護，其防腐效果遠一般來講比單一的措施要好。所以，在一個具體的腐蝕體系中，選取的防腐蝕措施要根據腐蝕原因、環境條件、各種措施的防腐蝕效果、施工難易程度以及造價等綜合考慮。防腐蝕工程技術通常分為四大類。

1 正確選用耐腐蝕材料

針對特定的工程性結構物、工藝用途和由工況條件所決定的腐蝕性環境，選用適宜的耐腐蝕材料是防止或減輕腐蝕的簡便有效的主要措施。為此，首先應弄清楚設備材料所在的環境介質和工況條件，了解介質的成分、溶度，雜質種類及其含量，流速、溫度及溫度差異，導電性和pH值，設備的工作壓力及材料的受力狀態，可能生出的腐蝕產物性質，以及在這種環境介質中可能產生的腐蝕類型，產品特殊要求等。

選材時既要充分考慮材料的耐蝕性，又要考慮材料的物理化學性能和加工特性。但值得注意的是，任何材料都不是萬能的，所謂的耐腐蝕也是相對的，材料的選擇應該兼顧可靠性和經濟性。選材時應全面的考慮金屬材料、非金屬材料和內襯材料的差異及其在特定工況條件和工藝介質中實用性和經濟性。

金屬材料料與環境介質相互作用造成的破壞與變質，因此控制或者改變環境就能有效地控制腐蝕。目前，環境處理已經是廣泛采用的主要防腐蝕技術之一。環境處理指的是應用物理或化學的方法減小環境介質的腐蝕性以控制環境對金屬的腐蝕。常用的方法有：

1.1 去除介質中的腐蝕性組分

如脫除空氣中的水分，除去水中的氧，脫出原油中的鹽分等。

1.2 調節介質中pH值

如控制水溶液、土壤的pH值，調整至低腐蝕性的范圍。如鍋爐給水中加氨處理，通過中和水中CO2提高pH值而減緩腐蝕。

1.3 改變環境介質的條件和狀態

環境的溫度和壓力，介質的成分、溶度和流速等均可對材料的腐蝕速率產生顯著影響。

1.4 緩蝕劑保護

在腐蝕所在環境中加入一定量的化學物質金屬腐蝕大大減緩的方法稱為緩蝕劑保護，所加入的化學物質就是緩蝕劑。采用緩蝕劑保護，由于使用簡單、投資很小、收到效果很快而得到廣泛的

應用。

緩蝕劑的保護效果與腐蝕介質的理化狀態、溫度以及材料的種類和性質以及緩蝕劑本身的種類和使用量等有很大的關系。也就是說緩蝕劑的保護的選擇有嚴格的要求，需要對金屬-介質體系具有良好的保護效果。一般而言，緩蝕劑在循環系統中應用的效果和經濟性較好。采用緩蝕劑還應該考慮對生產工藝過程和產品質量有無影響，應綜合考慮應用效果和經濟性。

2 表面涂覆層保護

表面涂覆層保護就是依靠物理的、化學的方法，在金屬材料表面涂覆一層耐腐蝕的材料，以達到減緩腐蝕、保護機體金屬的目的，又稱涂鍍層保護或者表面保護。這種減緩腐蝕的方法，由于施工簡單、消耗涂層少、得到的效果好以及造價相對較低而獲得了廣泛的應用。這類方法主要包括涂鍍層保護、表面處理和內襯。涂鍍層按其材料不同分為有機涂層、無機涂層和金屬性鍍層。

控制腐蝕的表面涂覆層技術可以通過三種途徑起保護作用：機械性保護，化學性保護和陰極性保護。為了保障表面涂覆層的耐蝕性，要求其均勻完整、致密無孔，與基體金屬粘接牢固，并且具有一定的強度和韌性。

3 電化學保護

電化學保護就是利用金屬電化學腐蝕過程的極化特性控制腐蝕的方法。簡單的講，是對金屬設備人為的施加一定的保護電流，使得金屬的腐蝕速度迅速降低的防腐蝕技術。

將被保護設備在指定的環境介質中進行外加陰極極化以減小或者防止金屬腐蝕的方法稱為陰極保護法。可以通過外加電流施加極化電流或連接電位更加負的犧牲陽極兩種途徑實施陰極保護。陰極保護適用于幾乎所有金屬材料。

將被保護設備在指定的環境介質中進行外加電流陽極極化至一定電位，是金屬建立起鈍態和生成穩定鈍態膜并能維持這種鈍態，從而顯著降低金屬腐蝕速度，這就是陽極保護法。陽極保護法主要使用在活化或鈍化轉變行為的介質體系。

4 合理的防腐蝕設計

控制腐蝕應從結構物的項目設計開始就予以重視和必要的考慮，這是從大量實踐總結出來的一條重要經驗。防腐設計的內容主要包括防蝕結構設計、防蝕方法選擇、防蝕強度設計、材料選擇和加工、安裝過程的防蝕要求等。

防蝕強度設計應按均勻腐蝕和局部腐蝕兩類情況分別考慮。在均勻腐蝕的條件下只需考慮由于腐蝕造成的壁厚減薄對強度的影響。因此，為了保證強度和可靠使用，項目設計時必須考慮腐蝕裕量。設備的壁厚應等于機械強度計算的厚度加腐蝕裕量，對關鍵部位還應乘以足夠的安全系數。

但是，在局部腐蝕為主的情況下，強度設計沒有統一的計算公式，一般可通過選材、控制環境、改變結構設計和安裝以及將在服役的過程中啟用的監測裝置等來解決。

在實踐中已總結出防蝕結構設計若干適用原則，以便在設計時作為參考。例如，結構應選擇簡單，便于裝卸與檢查；避免應力集中；避免與金屬接觸；溫度分布盡可能的均勻，避免局部過熱；管道系統應避免滯流和沖擊，保證流速均勻和順暢等。總之，在結構設計中應盡量地采用簡便可行、經濟合理、可以避免和減輕腐蝕的結構形狀和保護系統。

參考文獻

[1] 郭沖.變電站接地系統沖擊特性的全時分析方法研究[D].清華大學，2005.

[2] 殷方.基于IEC 61850的變電站過程總線通信的研究[D].華北電力大學（北京），2005.