叶丁华
国网湖北送变电工程有限公司 湖北省武汉市 430063
摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，电力行业在我国发展十分迅速，本文主要立足于电力线路接地网腐蚀情况，针对影响电力线路接地网腐蚀的具体因素以及相关防护途径问题进行统筹规划与合理分析，以期可以为相关人员提供一定的借鉴价值。
关键词：电力线路；接地网；腐蚀问题；防护途径
引言
在电网实际运营中，电力接地网对于电力系统以及系统维护人员的保护作用十分明显，但接电力藏于地底经过多年的土壤腐蚀形成了化学以及电化学的侵蚀，使导电材料的性能降低，从而直接影响到接地网对于电力系统的保护。近年我国技术人员、研究人员针对接电力的接地网进行了多方位、立体式研究，而本文即是将腐蚀性因素进行了分析，并对于化学反应也进行了研究，对于其机理进行了深入介绍。
1接地网腐蚀腐蚀分析
在接地网与土壤中电解质、固体颗粒接触时，由于介质与表面的不均匀性，接地网表面不同位置的电极电位会不同，这是接地网不同部位腐蚀不一致的根本原因。
1.1宏电池腐蚀
不同环境导致了接地网表面氧的不均匀分布，从而产生电位差，进而引起宏电池腐蚀。土壤具有离子导电性，成为一种电解质。土壤只能靠着气相或液相所产生的有限运动进行传质，具有不均匀性。在较干燥土壤中氧比较容易通过或扩散，氧消耗后可快速补充，相对来说表现为氧量较多；在潮湿土壤中氧通过或扩散相对较难，对应表现为氧含量较少。当环境中金属存在均一的时候，是可以这样认为的。但是当接地网面积较大，有些位置干燥、有些位置湿润时，则腐蚀会出现相反的规律：处于干燥土壤中的接地网部分由于氧容易补充、电位较高，在腐蚀过程中表现为阴极；而处在较湿土壤中的接地网部分，由于氧量相对较少表现为阳极，不同位置接地网部分间构成氧浓差电池，而使湿土中的金属部分遭到较严重的腐蚀。
1.2含水量影响因素
土壤中的含水量表现成分往往会对金属溶解的离子化过程以及土壤电解质的离子化过程产生至关重要的影响。当土壤含水量较高时，且饱和度<95%时，氧的扩散渗透率明显受到阻碍影响，导致腐蚀速率降低。但是随着含水量的不断减少，饱和度也会发生明显下降，此时接地网腐蚀速率会明显加快。
1.3导体的材料所受影响
接电力接地网的导体遭受锈蚀损坏，主要是因长年间材料和其接触的土壤进行化学反应以及电化学反应而产生的，与接变电网本身的材料的物理化学性质有关，而碳钢接受的腐蚀是接电力受腐的主要原因。接电力接受到的腐蚀很大程度是其材料本身的理化性质组成的结构决定的，并不是碳钢本身。通常接电力被腐蚀位置最严重的部分是在接电力接地网焊接处。研究后发现，材料中的杂质易于使土壤锈蚀导体。并且导体材料碳素235类似的镀锌材料也会首先受到侵蚀。有文献提到的接电力接地网耐腐蚀材料是合金钢且合金钢是碳素结构Q235抗腐蚀能力的数倍，但经试验后发现，接电力接地网所使用的材料镀锌钢在1年内其镀锌层会被腐蚀。
1.4微电池腐蚀
不同于宏电池腐蚀，接地网本身材料的特点会产生微电池腐蚀。接地网用的碳钢材料是一种铁碳合金，由于此材料内部金属元素的成分分布、组织特点，就会形成微小的腐蚀电偶，这些腐蚀电偶变换不同的分布，宏观上表现为均匀腐蚀形式。在腐蚀环境中，腐蚀反应容易发生在材料电极电位越负、元素的活性越大的情况下。铁元素和碳元素是接地网所使用的碳钢的组成主要成分，组织组成为铁素体和珠光体。整个碳钢接地网可看成无数个微电偶，随反应进行电偶阴阳极位置变换不定。均匀腐蚀为其腐蚀表现，腐蚀余量可在设计时根据腐蚀速度增加，其危害可控。铁元素表面渐渐被氧化并成为氧化物，所形成的铁锈层能够减少接地网接触土壤的面积。当土壤中富含大量易导电离子时，沉积物将逐渐在接触网表面形成一层硬壳，进而增大电阻。
2防护途径
2.1图像规范化
采集和传输腐蚀图像时，图像质量将会不同程度受到采集装置精度、光照条件等因素的多重影响。本文把卷积神经网络作为分类模型，原则来讲腐蚀图像能够直接看作为网络输入、不必进行预处理操作。不过，为了对于在复杂场景下分析卷积神经网络腐蚀图像的性能识别，专门进行了样本对比。经过预处理之后的图像腐蚀特征显著提升，因此经过预处理的图像能够看作是复杂环境下拍摄原始图像样本的对比（图1）。加速腐蚀试验之后，在对腐蚀结构图像采集前应先去除非腐蚀产物杂质 ；随后在光线条件较好的环境下进行图像信息采集。本文采集图像分辨率为1642×2107到1991×2705不等。本文进行腐蚀程度识别时采取的是卷积神经网络方式，如原始腐蚀图像分辨率是1642×2107，则图像大小不能直接进行卷积神经网络输入。同时，在卷积神经网络输入中图像尺寸以正方形为主，并辅之于大量训练样本。所以，把腐蚀图像输入网络模型前，需对原始图像进行尺寸归一化处理，将其转变为32×32的小图像。为提升图像对比度，削弱光线的作用，应对图像进行对比度增强。本文采取直方图均衡化，主要运用对比度拉伸的方式，把原始图像中不均衡的直方图进行调整，转变为均匀分布状态。运用直方图均衡化，在不同灰度级中，输入图像像素点数发生改变，扩展了像素点的数值区间，进而达到提升图像对比度的效果。本文分析中，首先对三个分量进行直方图均衡化，随后结合 CAT 函数，把均衡化后的分量图像还原为彩色图像。
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图1 图像预处理过程框图
2.2土壤的PH值
电力接地网的腐蚀程度与土壤的酸碱度也有较大关系，土壤酸碱度也即其PH值，体现了土壤中的酸碱离子的含有量，土壤在PH值为6至6.75时呈中性，而PH值在7.5至9.5时则为碱性；土壤PH值在3至6时土壤PH值为酸性。PH值越小也就是土壤的酸性越强，则接电力接地网的材料腐蚀性就会越强，小于4的酸性土壤中会发生析氢反应。即使测量的土壤的PH值位于非酸性及碱性的情况，也会对于导体产生腐蚀。故而，测定土壤PH值评估土壤对接电力接地网的腐蚀性是不太准确的，必须要考虑酸性物质的多少。土壤腐蚀性与酸碱程度的关系：土壤PH值＞8.5土壤腐蚀程度极低，7.0~8.0时低，5.5~7.0时中等，4.5~5.5时高。
2.3为防止电化学腐蚀问题反复出现，建议相关负责人员应该采取涂沥青漆处理方法
针对地面入土处以及水平接地体之间进行处理。除此之外，对于腐蚀问题表现较为严重的粘土环境，应该优先利用金属防腐技术方法，重点针对接地地下引线进行金属保护层处理。必要时，也可以借助加入稀土元素的圆钢进行防腐防护处理。如此一来，电力线路接地网腐蚀问题基本上可以得到有效缓解。
2.4电化学腐蚀因素
在土壤中的导体受到了锈蚀，主要是因为其导体表面与土壤之间发生了化学反应。电位差会不同程度地存在，电化学腐蚀也会产生，电化学反应会出现阴极反应以及阳极反应，在不同的土壤环境下反应也会不同。在酸性土壤中。铁元素以水和离子的状态与不规则电流在土壤中积聚，并在一定环境下与导体的电子进行反应，其阳极反应式为：Fe+nH2O→Fe2+·nH2O+2e-，土壤PH值小于4时，阴极处易发生析氢反应。
结语
总而言之，电力线路接地网腐蚀程度往往会对线路防雷整体效果产生至关重要的影响。如果不加以及时处理，势必就会对输电线路安全运行质量构成威胁。针对于此，建议相关负责人员应该及时查明造成电力线路接地网腐蚀问题的具体成因。并根据成因问题表现采取针对性措施加以解决，以防止腐蚀面积的不断扩大而对电力线路整体运行质量造成不利影响。同时，采取科学、合理的防护管理手段，减轻接地网腐蚀程度，确保电力线路运行安全。
参考文献
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