電網金屬設備大氣及土壤腐蝕地圖繪制

劉 俊，陳 浩，喬 欣，郭心愛，史賢達

（1.內蒙古電力科學研究院，內蒙古呼和浩特 010020；2.內蒙古自治區高電壓與絕緣技術企業重點實驗室，內蒙古呼和浩特 010020）

0 引言

電網設備的大氣和土壤腐蝕問題是影響其使用壽命及導致設備和結構失效的重要原因之一。內蒙古電網工程覆蓋區域廣闊，所處的自然環境復雜多樣，造成不同地區的環境腐蝕性不同，導致材料腐蝕程度及使用壽命差別很大。目前，電網設備前期材料選型及防腐設計的缺失、防腐手段的單一，導致蒙西電網設備，如桿塔、導線、地線、金具和接地網等，在一些地區自然環境下長期運行時腐蝕問題嚴重，大量電網設備壽命不能滿足設計要求，后期運維成本增加，由環境腐蝕引起的電網設備材料失效事故呈逐年上升趨勢，造成了很大的經濟損失。

為解決自治區電力設備服役環境腐蝕差異性較大且腐蝕治理手段單一、缺乏針對性等一系列問題，在蒙西范圍內選取具有代表性的區域作為測試點，開展內蒙古電網設備常用金屬及其防護材料實際環境的大氣標準曝曬試驗及土壤環境埋樣試驗研究，獲得典型材料不同大氣和土壤環境下的腐蝕速率，建立了涵蓋蒙西地區全部8 個盟市的腐蝕數據庫，繪制了蒙西電網設備材料環境腐蝕分布圖，實現了內蒙各地區腐蝕環境的分類分級，明確特定區域內電網設備材料腐蝕防護的具體要求。

1 腐蝕數據收集

結合蒙西地區電網線路的地域分布特點及電力工程材料腐蝕現狀調研結果，確定內蒙地區電網設備的腐蝕關鍵影響因素，并統一大氣及土壤腐蝕環境數據測量和收集方法。在蒙西地區內選取多個變電站作為測試點，分別開展熱鍍鋅鋼、碳鋼、冷鍍鋅鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻錳及鋁合金材料在實際環境下的大氣標準暴曬試驗，碳鋼、熱鍍鋅鋼及銅覆鋼材料土壤環境下埋樣試驗，獲得典型材料不同大氣和土壤環境下的腐蝕速率。同時在部分地區設置大氣環境氯離子沉降速率測量裝置，以獲取大氣環境中氯離子沉降數據。綜合考慮國家腐蝕平臺、國家氣象局及中國環境監測總站的相關數據，重點收集溫度、濕度、硫化物、氯化物等大氣環境及含水率、酸堿度、電導率、含鹽量等土壤環境的腐蝕關鍵數據。

2 腐蝕地圖的繪制

圖1 為電網設備材料大氣及土壤腐蝕地圖繪制的具體流程。基于內蒙古各地區大氣及土壤環境關鍵腐蝕因子觀測及現場投樣試驗獲得的電網典型金屬材料腐蝕速率，根據國內外現有標準，針對內蒙古不同地區大氣及土壤腐蝕環境進行分類分級。結合現有地圖構建原則，確定腐蝕環境地圖構建的基本結構和功能。在計算機軟、硬件系統支持下，基于Java 的應用框架和Oracle的數據庫管理，通過數字化手段以地理信息系統（GIS）、氯離子擴散算法、反距離加權插值算法（IDW）為工具構建內蒙古電網設備運行的大氣和土壤環境腐蝕數據庫并繪制電網設備材料環境腐蝕等級分布圖，實現內蒙古地區大氣/土壤環境腐蝕性、腐蝕因子及腐蝕等級的查詢。圖2 和圖3 分別為蒙西地區電網金屬設備的大氣及土壤腐蝕分布圖，根據地圖可明確特定區域金屬部件的環境腐蝕適應性，確定特定區域內電網設備材料腐蝕防護的具體要求。同時根據服役環境腐蝕特點，可直觀地提出內蒙古電網設備鋼結構及接地體金屬材料的差異化防腐設計方法。

圖1 大氣及土壤腐蝕圖繪制流程

圖2 蒙西地區電網設備大氣腐蝕地圖

圖3 蒙西地區電網設備土壤腐蝕地圖

3 結論

通過收集蒙西電網輸變電設備金屬材料的掛樣及埋樣腐蝕數據，建立了涵蓋蒙西地區全部盟市的腐蝕數據庫，繪制了內蒙古電網設備材料環境腐蝕分布圖，集成了腐蝕地圖可視化功能，實現了蒙西各地區腐蝕環境的分類分級，明確特定區域內電網設備材料腐蝕防護的具體要求，完成不同腐蝕等級環境下電力設備的差異化選材及防腐設計，為蒙西地區電網設備在設計、制造及驗收階段的選材及防腐提供依據。