110?kV馬山變接地網電化學腐蝕原理及陰極保護法的應用

摘 要：濱州無棣縣110 kV馬山變電站接地網腐蝕嚴重，接地網腐蝕斷裂后，雷電泄流容量不足，造成設備損壞。鑒于此，改造接地網同時，對其設計了陰極保護方案，并予以實施。由WDJDW-9000型自動控制裝置、WDFY-711型電極、WDCB-811型電極等組成接地網陰極保護系統，WDJDW-9000型自動控制裝置的正極與WDFY-711型電極相連，負極與接地網相連；電路聯通后，由外部向地下接地網金屬材料提供陰極直流電流，電流從WDFY-711電極經土壤介質至接地網形成回路，使金屬電位降低（陰極極化）。該接地網陰極保護系統運行后，各參比點極化值超過（或接近）100 mV，減緩金屬的腐蝕速率，提高使用壽命。接地網被陰極極化后得到有效保護，改變了馬山變電站接地網受腐蝕嚴重的現狀。

關鍵詞：變電站 接地網 陰極保護

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（a）-00-01

1 110 kV馬山變電站接地網現狀

2006年7月11日110 kV馬山變電站（以下稱馬山變）35 kV山港線遭遇雷擊，馬山變35 kV山港線413A開關動作跳閘，35 kVII段保護信號消失，工況退出，遙控失靈。故障發生后，相關人員迅速進入現場，啟動應急預案，對部分設備恢復送電。現場檢查，發現35 kV山港線413A開關下瓷套處呈開放性爆開，山港線二次電纜有明顯對地放電痕跡，山港線綜合自動化裝置燒毀，連帶將靠近的兩個自動化裝置燒壞，為35 kVII段綜合自動化裝置供電的1#直流屏燒毀。經過現場勘查分析，確定此次故障為雷電沿線路進入變電站。站內避雷器通過接地網已無法迅速卸除雷電高電壓，開關跳開同時，高電壓超過開關承受能力，造成開關爆炸后，高電壓沿二次電纜竄入二次系統造成。110 kV馬山變電站為1992年建成投運的變電站，至今已運行14年，站址位置為沿海鹽堿地區。110 kV馬山變電站接地網水平接地體為40 mm×4 mm的普通扁鋼，垂直接地體接地極為直徑50 mm長2.5 m的碳鋼管。對變電站內接地網進行開挖檢查，發現，接地扁鋼已銹蝕嚴重，表面腐蝕有多處深坑，腐蝕嚴重處接地網已斷開，造成站內接地網斷裂成獨立小網，接地性能不良，泄流容量嚴重不足，極大地危及了設備及人身安全。對站內土壤進行取樣測試可知，馬山變土壤屬于典型的濱海鹽堿土，pH在8.9左右，土壤電導率在583 us/cm，土壤中可溶性鹽類電解質含量為320～337 mg/100 g，氯離子含量較高，為41 mg/100 g以上，對碳鋼的腐蝕嚴重，屬于高腐蝕性土壤。因此急需采取相應有效保護措施。

2 馬山變接地網陰極保護方案的實施

（1）方案實施主要完成以下三個任務：A.電化學保護系統WDFY-711型電極、WDCB-811型電極的埋置；B.電化學保護系統電氣接線；C.電化學保護系統的投運

調試。

（2）工程實施工序：WDJDW型自動控制裝置就位～電極位置現場定位～電極坑開挖～電極與試片埋設～陰極線焊接～保護系統回路電纜連接～運行調試。

（3）WDJDW型自動控制裝置就位。由于電子產品對環境溫度、濕度和灰塵數量的要求較高，為保證自動控制裝置的穩定性和可靠性，把WDJDW-9000型自動控制裝置布置在有灰塵過濾裝置及空調恒溫恒濕的馬山變控制室綜合自動化屏體內，將自動控制裝置就位，接好電源。

（4）WDFY-711型電極埋設。根據馬山變的地面設備情況，結合接地網的地下布置，在變電站地面上指定位置開挖電極坑，將填料置于土壤坑中，再將電極埋入坑內，再回填土覆蓋嚴實。由于馬山變電站地處北方，冬季氣溫較低，土壤出現凍結現象，因此WDFY-711型電極埋深在1 m以下（變電站接地網埋深0.8 m）。電極埋置后澆水潤濕土壤。坑的大小為：1800 mm×500 mm×1200 mm。電極電纜頭需露于地表。在變電站指定地點，開挖電極坑，將包有填料的WDCB-811型電極埋入坑內，再回填土覆蓋嚴實。埋設深度為1.0 m，在接地網金屬表面處。電極埋置后澆水潤濕。坑的大小為：300 mm×300 mm×1000 mm電極電纜頭需露于地表。在變電站改造接地網的同時，在指定的位置將陰極電纜焊于水平接地體上，再回填土覆蓋嚴實。在變電站內選擇2個點埋置試片。在試片坑中各埋6片與接地網相連及不相連的普通碳鋼試片，然后用土回填嚴實。共埋設24片試片。坑的大小為：800 mm×800 mm×1000 mm。WDFY-711型電極電纜分別用指定規格的電纜與WDFY-711型電極相連接，陰極電纜主線分別用指定規格的電纜與各陰極點相連接，WDCB-811型參比電極電纜分別與各電極相連接。將陰極、陽極主電纜及參比電極電纜沿電纜溝道，連接至WDJDW-9000型自動控制裝置上。待整個電化學保護系統安裝完畢后，進行該系統的未加電及加電后的運行調試，以確定其投運階段的運行工況。

（5）變電站接地網保護系統運行監測。保護系統投運后，每天記錄運行參數

1次。

3 接地網陰極保護裝置運行效果

通過斷電測量，測定各參比電極處金屬的保護電位，如表1所示。

陰極保護裝置通電運行后，根據測定的參比電極處金屬的初始電位，測定接地網各參比點的電位值（極化電位值），調整輸出電流（或輸出電壓）使各參比電位下降到保護電位值。系統投入后，通過調節自動控制裝置，使接地網極化到低于初始電位100 mV以下，滿足設計條件，達到了極化要求，確保達到接地網的防腐要求。

4 實施效果檢驗和結語

在裝置運行過程中，根據不同的季節情況，適時調整輸出電壓、電流，保持接地網電位始終低于金屬的初始電位下降100 mV以下運行。經過一年運行后，2007年7月2日，對試片進行開挖，查驗試片。未與接地網連接的試片，外表銹斑嚴重，已出現明顯起皮現象；與接地網連接試片表面無明顯腐蝕現象，外表光滑，未出現起皮、銹斑等。效果良好。通過對馬山變接地網實施陰極保護措施后，有效改善了接地網受腐蝕嚴重的狀況，同時也為其他變電站接地網保護提供了理論和實踐依據。有效保證了設備供電可靠性，保障了人身

安全。

參考文獻

[1]李景祿.變電站接地網存在的問題及改進措施[J].高電壓技術，1995（4）.

[2]李景祿.實用電力接地技術[M].北京：中國電力出版社，2002.

[3]胡士信.陰極保護工程手冊[M].北京：化學工業出版社，1999.

[4]盧剛，耿風慧，丁銳，等.變電站接地網的“陰極保護”防腐技術[J].供用電，2001（10）.