沿海風(fēng)電場接地網(wǎng)土壤腐蝕性多指標(biāo)檢測與分析

尚家明 林國彬 馮世雄 周安兵 趙紅梅 方桂歡 李 巖 林 斌

（1. 廣東新能源公司雷州東里風(fēng)電場，廣東 湛江 524067；2. 深圳國能宸泰科技有限公司，廣東 深圳 518124）

0 引言

接地裝置雖然在發(fā)電廠、變電站的整體投資中所占比重很小，但是它所能引起的事故卻是驚人的。接地故障能夠很快的摧毀諸如保護(hù)、通信等電網(wǎng)中的二次設(shè)備，進(jìn)而引起事故擴大，造成一次設(shè)備的著火、損壞，發(fā)電廠、變電站全停，甚至發(fā)展成嚴(yán)重的系統(tǒng)事故。正因為如此，接地網(wǎng)的防腐保護(hù)是保證電力系統(tǒng)安全運行的一項重要措施。沿海風(fēng)電所處環(huán)境與陸地條件截然不同，其面臨海洋大氣環(huán)境腐蝕問題更為嚴(yán)峻，接地網(wǎng)的腐蝕問題更是重中之重。接地網(wǎng)腐蝕不但給風(fēng)電設(shè)備帶來了巨大安全隱患，縮短了系統(tǒng)運營壽命，也大大增加了風(fēng)電的建設(shè)投資和運行維護(hù)成本。

接地網(wǎng)主要材料多為碳鋼、銅及其他鍍銅金屬，敷設(shè)于土壤中，將發(fā)生電化學(xué)腐蝕、雜散電流腐蝕和生物腐蝕等。而土壤作為腐蝕介質(zhì)，與其他腐蝕介質(zhì)相比,具有多樣性、不均勻性、不流動性、季節(jié)性和地域性等諸多特點[2]。

影響土壤腐蝕性的評判指標(biāo)有很多，對于土壤的理化性質(zhì)的研究通常為：孔隙度、含水量、電阻率、酸度及含鹽量。這些影響因素相互關(guān)聯(lián),共同作用，不能直接將土壤的理化性質(zhì)與土壤的腐蝕性建立簡單的聯(lián)系；而且同一種土壤對不同的接地網(wǎng)金屬產(chǎn)生的腐蝕效應(yīng)不一定相同。因此，必須通過長期的土壤腐蝕性試驗,綜合考慮和對各種因素綜合分析,才能對地網(wǎng)的腐蝕作出合理的估計，找出其相互關(guān)系和規(guī)律性。

本文將針對雷州風(fēng)電場的土壤腐蝕性進(jìn)行多指標(biāo)檢測與評價，其中包括土壤類型、土壤狀況、土壤電阻率、含水量、pH值、總酸度、總堿度、氧化還原電位、硫化物含量、煤粉或焦炭粉、氯離子、硫酸鹽含量等土壤基本屬性。根據(jù)單項指標(biāo)測試結(jié)果，結(jié)合土壤腐蝕性評價體系，對各指標(biāo)的不同范圍設(shè)定相應(yīng)權(quán)值，通過加權(quán)計算綜合評定分值，根據(jù)分值對土壤腐蝕性進(jìn)行分級。

1 土壤腐蝕性檢測

為分析雷州風(fēng)電場土壤腐蝕特性，在整個風(fēng)電場接地網(wǎng)附近挖取6個典型土樣，分析土壤的腐蝕性，包括土壤類型、土壤狀況、土壤電阻率、土壤氧化還原電位、土壤是否含有煤粉或焦炭粉、自腐蝕電位、土壤電位梯度、土壤含水量、土壤pH值、土壤的總酸度、總堿度、氯離子含量、硫酸鹽總含量、有機質(zhì)含量等14個檢測項目。取樣共6處，編號分別是L-5、L-9、L-12、L-16、L-21、L-31。

2 結(jié)果分析

2.1 土壤類型

以目視檢查得所有試樣均為屬于粘土、粘質(zhì)泥灰土、腐殖土，評價指數(shù)均為-2 。

2.2 土壤狀況

以目視檢查得所有試樣均為埋設(shè)物部位土壤不均勻，含有垃圾磚塊的土壤，評價指數(shù)均為-5。

2.3 土壤電阻率

以四電極法現(xiàn)場測量所有試樣的土壤電阻率，評價指數(shù)如表1所示。

表1 土壤電阻率

2.4 含水率

以烘干法用鋁盒、天平、玻璃干燥器、烘箱測量所有試樣單位體積內(nèi)土壤的質(zhì)量，除L-16評價指數(shù)為0以外，其他試樣的評價指數(shù)為-1。

2.5 pH值

pH玻璃電極檢測所有土壤試樣水溶液的pH值，評價指數(shù)均為-1。

2.6 土壤總酸度

以中和滴定法用250mL容量瓶，250mL三角瓶、堿式滴定管、電爐、1%酚醛指示劑、1N KCL溶液檢測酸的毫克當(dāng)量每千克，評價指數(shù)均為0。

2.7 氧化還原電位

采用電位法用高阻抗萬用表、鉑電極、飽和硫酸銅電極檢測土壤電極與參比電極電位差，評價指數(shù)均為2。

2.8 總堿度

以中和滴定法用常規(guī)化學(xué)滴定儀器檢測與強酸發(fā)生中和作用的物質(zhì)的總和（以碳酸鈣的質(zhì)量計算），評價指數(shù)均為0。

2.9 硫化氫和硫化物

以滴定法用常規(guī)化學(xué)滴定儀器檢測土壤中硫離子的質(zhì)量，除L-21試樣的評價指數(shù)為-4以外，其他試樣的評價指數(shù)都是-2。

2.10 煤粉或焦炭粉

以目視檢查所有試樣中是否有該種物質(zhì)？得到所有試樣的評價指數(shù)都是0。

2.11 氯離子

以中和滴定法用硝酸汞滴定法或以K2CrO4為指示劑的硝酸銀直接滴定法檢測土壤浸出液中氯離子濃度，除L-16試樣的評價指數(shù)為-1以外，其他試樣的評價指數(shù)均為0。

2.12 硫酸鹽

以中和滴定法用ETDA間接滴定法檢測試樣中的硫酸鹽的總量，除L-16試樣的評價指數(shù)為-1以外，其他試樣的評價指數(shù)均為0。

2.13 有機質(zhì)含量

采用重鉻酸鉀氧化法來測定接地網(wǎng)土壤有機質(zhì)含量，測定結(jié)果如表2所示。

表2 有機質(zhì)測試

2.14 綜合評價

參考DL/T 1554-2016《接地網(wǎng)土壤腐蝕性評價導(dǎo)則》，根據(jù)分值對土壤腐蝕性進(jìn)行分級。綜合分值＞0的土壤腐蝕性評價等級為1（基本不腐蝕）；綜合分值0～-4的土壤腐蝕性評價等級為2（弱腐蝕）；綜合分值-5～-10的土壤腐蝕性評價等級為3（中等腐蝕）；綜合分值＜-10的土壤腐蝕性評價等級為4（強腐蝕），評價結(jié)果如表3、表4所示。

表3 土壤腐蝕性綜合評價

由表4可知，所有試樣評價指數(shù)等級均為中等腐蝕。

表4 土壤腐蝕性綜合評級結(jié)果

3 結(jié)語

廣東新能源公司雷州東里風(fēng)電場土壤的腐蝕性決定于氧化還原電位及Cl-、 SO42-含量，多數(shù)情況下， Cl-與對接地網(wǎng)金屬腐蝕起到促進(jìn)作用，在分析土壤腐蝕性時及采取防腐措施時應(yīng)該重點考慮它們所產(chǎn)生的影響。