輸電線路接地裝置發生腐蝕的問題對策研究

王國斌

（山西汾西礦業集團有限責任公司供用電分公司，山西 介休 032000）

0 引言

輸電線路按照電能性質可分為交流輸電線路和直流輸電線路；按照電壓等級可以分為輸電線路和配電線路；按照形式可分為架空線路和電纜線路。根據不同的工程需求會采用不同的輸電線路安裝方式，比如遠距離輸電線路通常采用假設在地面之上的架空輸電線路，其他的工程一般會選擇輸電電纜，可最大限度避免自然災害。然而，無論是哪種輸電線路，均容易受到外部環境的威脅，造成輸電線路的腐蝕問題，進而影響電力輸送的可靠性，甚至發生人員傷亡事故。而這其中最易遭到腐蝕的部分就是接地裝置，因此，避免接地裝置的腐蝕則成為保證輸電線路安全送電的關鍵，而分析其腐蝕原因并提出相應的應對措施就成為目前急待解決的問題。鑒于此，本文針對目前國內輸電線路接地裝置發生腐蝕的原因進行淺析，研究其影響因素，探討目前存在的問題，研究相應的改進措施并對未來的發展趨勢進行展望，以期為未來電力系統的穩定運行奠定理論基礎。

1 輸電線路接地裝置發生腐蝕問題的原因

1.1 輸電線路接地裝置的作用

接地裝置是電力系統中的重要組成部分，與電力輸送可靠性和安全性密不可分。在接地裝置中，被稱作接地體的是與大地直接相連的部分，通常是金屬導體，具有良好的導電作用。接地裝置的作用主要是保護電力輸送的可靠性與人身的安全性，通常可依據其作用分為如下3 類：

（1）在電力系統中利用大地作為導線，以保證系統正常運行所進行的接地，稱之為工作接地，比如供電系統中常用的變壓器中性點接地。

（2）將電氣裝置外殼及其他由絕緣體包裹的金屬部分進行接地，避免當絕緣體發生破壞時，發生不必要的安全事故，稱之為保護接地或者安全接地。比如發電機等電氣設備的外殼接地，主要目的是避免觸電。

（3）安裝過電壓保護裝置的金屬接地，比如避雷器的接地、避雷針的接地等，其主要目的是防止惡劣天氣如雷擊對輸電線路造成的損害，也避免了觸電事故的發生，通常也稱之為過電壓保護接地，當遭遇雷擊時，可以向大地釋放電流，保證輸電線路的安全運行。

而在這其中，作為接地裝置主要指標之一的就是接地電阻，因此提高接地電阻的安裝水平就顯得尤為重要。顯而易見，當電流經過接地裝置時，接地電阻勢必會發生發熱的現象，導致接地電極發生點位升高的現象，從而引起接地裝置發生燒毀。這一方面無法保證正常運行，另一方面也會引起電流在大地表面隨意流動，進而引發觸電事故的發生。

雖然我國科技化水平不斷提高，但目前針對輸電線路接地裝置的研究尚不成熟，對于國內外先進技術的掌握也并不全面，接地裝置安裝技術與相關專業人員還遠遠達不到世界先進水平的要求，仍存在缺陷與不足。

輸電線路接地裝置需要考慮多方面因素，近年來，隨著我國現代化水平的不斷提升，遠距離輸電線路的增加也進一步增大了輸電線路的難度，相應提高了輸電線路接地裝置的設置要求。因此，在輸電線路接地裝置設置過程中，電力企業相關工程人員須結合工程實際，在確保輸電線路可靠性與穩定性的前提下，采取有效、合理的接地裝置設置方式，提高接地裝置可靠性，保證輸電線路在長期運行的情況下，接地裝置可以有效地發揮其作用，確保工程的順利進行以及防護安全。

1.2 輸電線路接地裝置發生腐蝕的種類

由上文所述，輸電線路接地裝置由于長期暴露于惡劣的地下環境中，極易發生腐蝕問題，進而導致接地電阻升高的現象發生，影響輸電線路運行安全。其發生腐蝕的種類主要包括2 類：①外界環境，如土壤、電流等方面的腐蝕，需要通過改善接地裝置防腐材料來進行減小。②由于工程人員的工作失誤導致的人為原因，這一類需要工程作業人員在日常操作中最大限度地進行避免。

針對第一類腐蝕種類，還可以歸結為3 方面原因：①由土壤自身的性質引起的接地裝置腐蝕，比如土壤的酸堿度、電阻率、含水量、透氣度等都會對接地裝置造成一定影響。②接地裝置的材料屬性，比如雜質不合規范、降阻劑的使用等，從而引發電化學腐蝕。③由于龐大的工程量，引起的電流腐蝕。

由此可見，輸電線路接地裝置的腐蝕種類繁多，須根據實際情況分析腐蝕原因并提出相應的防腐措施。

1.3 輸電線路接地裝置發生腐蝕的部位

經過長時間的輸電線路接地裝置腐蝕案例分析，通常情況下，接地裝置易發生腐蝕的部位包括接地裝置連接螺絲、焊接頭、接地引入線、接地體以及電纜均壓帶。這就需要工程人員對這些部位進行格外關注，在相關材料的選取及安裝方式上進行優先防腐考慮。

1.4 輸電線路接地裝置發生腐蝕的原因

土壤環境引發的化學腐蝕。眾所周知，土壤是一個復雜的生態系統，不僅包括由氣相、液相、固相組成的單相或多相共存的物質，還包括了大量微生物，其在日常活動中就會引發土壤中含水量、含氧度、酸堿度等特性的變化。而土壤環境特性的改變就會導致輸電線路接地裝置的腐蝕。

比如當含水量提高時，就會導致土壤加速對金屬的腐蝕過程，一方面導致金屬本體喪失正常工作的能力，另一方面也會導致接地電阻的增大，進而引發接地裝置的加速腐蝕；當土壤含氧度提高時，就會導致接地體與其發生化學反應，金屬產生生銹的現象；當酸堿度發生變化時，特別是酸度較高的土壤，極易引起吸氧腐蝕的發生，使接地裝置更快地發生腐蝕現象。

接地裝置引發的電化學腐蝕。由于輸電線路接地裝置所處環境十分復雜，當接地裝置接觸了電解質溶液時，就會發生電化學反應，從而引發電化學腐蝕。當接地裝置采用含有雜質較多的材質時，就會導致接地裝置表面形成微型電池結構，與水及無機鹽溶液相遇后，就會形成電解質溶液，從而引發嚴重的電化學腐蝕問題。除此之外，當接地裝置選用了腐蝕性較高的降阻劑時，就會影響電解質溶液的酸堿度，從而進一步加速接地裝置的電化學腐蝕。

由此，電化學腐蝕發生的主要原因可歸因為電化學反應的發生，而化學反應的發生多是由于輸電線路在土壤環境中的復雜因素。因此，在后期的研究過程中，需要更多地關注接地裝置的材料選擇問題。

工藝技術不精湛引發的腐蝕。顯而易見，決定輸電線路接地裝置防腐性能的很大一部分因素不是一朝一夕可以解決的，但在我國很多輸電線路工程中，還有一部分接地裝置發生腐蝕的原因是由于施工工藝的不精湛，而這一因素是可控的，是可以最大限度地進行避免。

通過對大量的接地裝置腐蝕問題進行歸納總結，發現主要包括如下3 方面內容：①接地裝置深度不夠。土壤表層含水量和含氧量水平均比下層高，倘若接地裝置沒有進行深埋時，就會加速金屬體與空氣、水分的結合，從而加快腐蝕現象的發生。②對接地裝置埋填的材料沒有進行篩分，從而導致接地裝置周圍填充了很多沙礫、碎石等填充物，這就導致接地裝置與空氣的接觸面積增大，也加速了腐蝕現象的發生。③工程人員的偷工減料，比如沒有對接地引入線、焊接頭等裝置進行防腐漆的刷涂等防腐措施的采取，缺乏對相關裝置的細節考量等。

因此，在對輸電線路接地裝置進行施工的過程中，電力相關企業需要提高重視程度，對工程作業人員進行定期進行安全培訓與相關技術培訓，最大限度地避免人為因素導致的接地裝置腐蝕問題，從而出現安全隱患，引發安全事故。

工程管理不充分導致的腐蝕，這里面就包括工程前的接地裝置設計方案。由于輸電線路所處環境及氣候條件均十分惡劣，這就要求各工程單位因地制宜地選擇相應的接地裝置防腐措施，比如防腐漆材料的選取、防腐裝置的設置方式等；而在接地裝置設置過程中，就要求電力單位嚴格按照施工圖進行現場作業，并根據現場出現的隨機問題進行合理修改；對于輸電線路接地裝置的維護，是一個長期的重要環節，需要有嚴格的驗收標準，在保證工程人員人身安全的前提下，最大限度地提高接地裝置設置水平。

除此之外，輸電線路接地裝置發生腐蝕的原因還有很多，比如工程人員專業知識較為薄弱，導致無法準確應對不確定因素導致的工程問題；比如科技化水平較低，導致接地裝置很大程度依賴于工程人員的技術水平，無法進行產業自動化升級；比如總結分析不到位，導致相似的問題一再發生，從而使工程人員進行重復性工作。因此，對于輸電線路接地裝置這樣特殊的工程，需全方位、多角度進行考量，對其防腐措施，更是需要全面地提出應對措施。

2 輸電線路接地裝置發生腐蝕問題的改進措施

2.1 積極采用新型材料

由上文所述，輸電線路接地裝置發生腐蝕問題多是由于其材料屬性與土壤特性發生的化學反應導致的，這就要求今后在防腐材料的研發中加大投入，主要關注如下3 方面：①接地裝置電阻須低于土壤，與此同時還要與金屬電阻相似。②要求接地裝置對于土壤的酸堿度具有一定的耐受能力。③在施工過程中，最大限度地保證安裝簡易性與可靠性，同時須具有成本低的特點。

近年來，隨著我國電力行業的飛速發展，人們對于輸電線路接地裝置防腐材料的研究也越來越廣泛。這其中引起人們廣泛關注的莫過于非金屬接地裝置的應用，其強大的抗腐蝕能力以及導電性能使得在如今的輸電線路工程中收到強烈的歡迎。且目前大多采用石墨作為原材料，對環境也具有一定的保護。

2.2 大力推廣復合型材料

由上文可知，當接地裝置采用含有雜質較多的材質時，就會加速腐蝕現象的發生。然而，我國當前接地裝置多采用鋼鐵一類的碳素鋼材，雖然其具有成本低廉、操作簡單的優勢，但其在濕潤的土壤環境中很容易與土壤中的物質發生化學反應，從而加速腐蝕過程。因此，除了積極采用新材料外，大力推動材料的加工升級，應用復合型材料就成為解決當前問題的優先辦法。

有色金屬的應用就很好地解決了這個問題，但其高昂的使用成本使很多電力單位望而卻步。因此，通過采用一些特殊工藝，提前對碳素鋼材表面進行鍍有色金屬的操作，可以很好地起到抗腐蝕的效果。

2.3 優化接地裝置設置環境

對于接地裝置的設置環境，主要包含2 方面內容：①與接地裝置直接接觸的土壤環境。②接地裝置的埋入深度。通過大量的工程實例可知，輸電線路接地裝置的埋入最佳深度是0.6m 以上，顯然，這對工程作業人員的技術水平有一定的要求，需要保證接地裝置焊接部分的穩固性。

除此之外，還需要對接地裝置附近的回填土進行一定技術處理，雖然無法直接解決土壤酸堿度、濕度、含氧量等問題，但是可以通過分層填埋的方式，最大限度地減少接地裝置與空氣的接觸面積。并可以在回填土部分添加高效降阻劑，當降阻劑發生凝固后，就可以在一定程度上隔離土壤與接地裝置的接觸，減緩腐蝕現象的發生。但值得注意的是，非必要情況一般不采用化學降阻劑，而是通過加長接地帶、改變接地形式或采用接地模塊的方式進行降阻，避免對土壤環境造成不可逆轉的損害。

2.4 加強日常維護工作

由于輸電線路是電力行業的基礎工程，因此對輸電線路進行全生命周期的監管就顯得尤為重要。對于輸電線路這樣特殊的工程來說，防止接地裝置發生腐蝕還有很大一部分取決于日常維護工作。這就要求電力單位做好日常巡視工作，包括定期巡視、故障巡視、特殊巡視以及監察性巡視，及時掌握輸電線路運行狀況，及時發現存在隱患等，特別是對于接地裝置的腐蝕程度進行監測。

除此之外，針對接地裝置地下部分還需進行進一步檢測，主要針對長期處于潮濕環境的部分以及一般土壤環境的部分。當接地裝置運行了一定時間或電阻發生增大的情況下，就需要工程單位結合相關作業對其進行放電間隙檢查，必要時還需要對導線地線進行檢測，根據檢測結果進行相關部件的維修及更換，以確保輸電線路的正常運行，避免安全事故的發生。

2.5 應用陰極保護法

眾所周知，腐蝕現象只會發生在金屬陽極，因此，當通過采用犧牲陽極或外加電流的方式對金屬進行陰極極化，就可以保護金屬發生腐蝕現象。

犧牲陽極的方法就是將被保護部分與其他金屬相連，使被保護部分發生極化現象，此時的其他金屬須采用抗腐蝕性能較差的材料，這時就成為易發生腐蝕的陽極，從而達到減緩接地裝置腐蝕現象的發生；外加電流則是通過對輸電線路接地裝置外加直流電源，使被保護的輸電線路成為接地裝置的組成部分，避免腐蝕現象的發生。

2.6 注重接地線防腐

輸電線路接地裝置腐蝕現象發生的部分除地下部分外，接地線也是不可忽視的問題之一。接地線即連接接地體與相關設備的金屬導線，由于外界環境因素導致其發生磨損、斷股、破股、銹蝕、松動等現象時有發生，一旦發生此類現象，就會加速接地裝置的腐蝕，也容易引發安全事故。

因此，在接地裝置防腐問題上，須對接地線與接地體連接點進行重點關注，定期檢測，一旦有異常現象發生時，及時進行相關檢測并進行更換，不斷優化焊接工藝技術水平，最大限度地降低接地裝置更換成本。

2.7 提升工程人員技術水平

綜上所示，輸電線路接地裝置發生腐蝕對電力輸送的可靠性與穩定性均會產生一定影響。上述方法均是延緩腐蝕現象發生的技術路線，但很大程度上依賴于電力工程人員的技術水平，主要包含以下3 方面內容。

（1）電力單位須建立完善的監管標準與服務模式，比如對每一天的維護工作進行詳細的記錄，針對現場存在的問題，科學地做出判斷，及時地進行處理，并對后期發展動向保持高度關注，確保接地裝置的可靠性；對維護過程中所發生的問題進行歸類分析，通過專業人員的分析對各類故障進行統一排查，為日后接地裝置防腐技術的優化升級提供一定基礎。

（2）由于輸電線路施工是高危行業，其安全可靠性不僅僅取決于輸電線路接地裝置的材料，還與工程作業人員的技術水平緊密相連。這就要求電力單位采取科學的方案定期對相關技術人員進行專業培訓，增強施工人員的專業技能，在保證輸電線路接地裝置設置可靠性的同時，增強工程人員的綜合實力。

（3）由于接地裝置防腐技術的升級優化不是一朝一夕的工作，需要工程施工人員與研發人員進行長期積累與總結，因此，電力單位應加強科研人員與現場工作人員的技術交流，針對不同地形、氣候、土壤條件等環境因素對接地裝置發生腐蝕現象的影響因素進行分析，以采用最合理的防腐措施。

3 輸電線路接地裝置的發展趨勢

輸電線路是電力系統中的基礎環節，保證其各部分的正常運轉是保證輸電可靠性與穩定性的前提條件。其中安全性影響最大的莫過于長時間處于濕潤環境的接地裝置發生的腐蝕問題，一旦發生該現象，就會導致局部電網的失效，更有可能導致漏電現象的發生，從而引發安全事故。

隨著電力系統與科技水平的飛速發展，經過長期的理論研究與實踐積累，人們對于接地裝置防腐措施的研究也越來越廣泛，對目前所應用的防腐措施也有了更好的運用與創造性的應用，顯著提升了電力系統可靠性。依靠單一的防腐措施已不能滿足復雜的環境變化、多樣的腐蝕因素，因此，輸電線路接地裝置未來的發展趨勢必是采用復合措施來進行防腐，充分保障電力系統運行的穩定性與安全性。

4 結論

綜上所述，輸電線路接地裝置發生腐蝕的原因是多方面的，其防腐措施取決于多方面因素，須對其進行全面分析與考量，針對不同的環境因素進行差異化分析，在此基礎上，有針對性地提出相應的防腐措施，最大限度地避免接地裝置腐蝕現象的發生，確保輸電線路的正常運行，避免安全事故的發生，提升電力傳輸的可靠性與穩定性。