电力线路接地网腐蚀分析及防护途径

发表时间:2021/4/27   来源:《中国电业》2021年第3期   作者:张杨军
[导读] 所谓的电路线路接地网主要是指由钢筋组成的金属导体网与土壤相接触,如果出现雷击或者雷电波袭击情况时,接地网设施会更好地发挥出自身的作用优势,将电流引入到大地当中。
        张杨军
        国网浙江宁波供电公司 输电运检中心,浙江 宁波 315000
        摘要:所谓的电路线路接地网主要是指由钢筋组成的金属导体网与土壤相接触,如果出现雷击或者雷电波袭击情况时,接地网设施会更好地发挥出自身的作用优势,将电流引入到大地当中。可以说,接地网质量的好与坏往往会对防雷效果产生至关重要的影响。结合当前运行情况来看,因受到多方面不确定因素的干扰影响,导致接地网在运行期间容易出现腐蚀问题。一旦腐蚀面积过大,接地网整体的导电性能会严重下降,给输电线路防雷安全构成严重威胁。针对于此,建议相关人员必须采取针对性措施加以解决。
        关键词:电力线路;接地网;腐蚀分析;防护
        引言
        接地网是变电站安全运行的工作需要和保障运行人员安全的重要措施。接地网导体埋在地下,因为施工焊接不良或土壤的腐蚀等因素,接地网导体及接地上引线可能会发生腐蚀或断裂,从而降低了接地网的原有设计性能。评估接地网的腐蚀状态或查找接地网导体的断点是运检部门面临的一项重要工作。
        在接地网检测方法的研究工作中,主要代表性方法如下:地表电位分布检测方法,该方法通过向接地网和土壤注入一定频率一定电压等级的电流,检测变电站接地网地表面电位分布,依据地表电位分布特征进行接地网导体腐蚀和断点的检测,但当导体出现断点时,断点位置对应地表电位变化并不明显,这种方法诊断断点较为困难。
        第二种代表性方法,是节点间互阻抗检测法,该方法将整个接地网视为电阻性网络,利用接地网的拓扑结构和可触及的上引线节点,测量接地网网格导体的部分互阻抗值,进而判断接地网的腐蚀程度。但是,当接地网局部腐蚀或存在断点时,由于两部分接地网间的互电阻作用,接地网网格导体两个可触及节点间的电阻值往往没有明显变化。并且这种方法的不足之处在于,测量结果易受季节和天气的影响,需要接地网图纸,并且需要长期跟踪监测,通过前后测量数据的对比才可以得到评估结果,在实际中检测效率不高。
        第三类代表性方法是磁场检测法该方法通过向接地网注入一定频率的正弦波电流,测量地表面磁感应强度的分布,依据磁场分布特征和规律,通过邻近导体对应地表面磁场的对比,实现了接地网地下导体位置、网格结构的探测以及导体腐蚀和断点的诊断,但当接地网大面积均匀腐蚀的情况下,这种方法也难以诊断。这些检测方法,都没有涉及接地网导体埋设深度的检测,一般接地网导体设计埋深为0.6~0.8 m,但由于变电站地表面硬化和绿化施工,往往使得导体实际埋深发生较大的变化,在我们的检测实际中,我们发现有的导体埋深甚至达到了1。3 m。这就给接地网的日常维护和修缮带来了困难。
        由于接地网的网格状特殊结构形式,与工程上金属管线有所不同,给接地网埋深的检测带来不便。本文利用磁场的激发与地表面两个测点的磁场测量结果,可以快速准确得到接地网导体的实际埋深,为接地网的运检人员提供便利和参考。
        工业发展改善了物质水平,同时出现了大量的环境污染,而工业废气成为大气污染物的最大因素,空气在不断地流动过程中,使得电网运行环境所受影响越来越大,腐蚀速度加快。
        因为工业对环境的污染,受自然因素和人为因素的影响,具有复杂多变的特点。本文采用加速腐蚀技术,模拟获得杆塔和接地网处于重工业污染环境下的腐蚀发展情况,包括温度与湿度的交变、盐雾、紫外线和多种腐蚀性气体等条件。实验过程中,使用加速腐蚀技术,提高杆塔与接地网的腐蚀速度,针对杆塔和接地网等建材进行加速腐蚀试验。
        1 电力线路接地网腐蚀情况的成因分析
        一般来说,输电线路接地网通常会埋设在地面下的0.3~0.8m的土壤位置当中。因此,从客观角度上来看,造成电力线路接地网腐蚀问题的主要原因在于土壤环境。究其原因,主要是因为土壤环境主要是由土粒、水以及空气等成分组成,在结构方面表现复杂。

同时,土粒中还包括较多无机矿物质以及有机物质。在水分的作用下,土壤很容易形成离子导体,形成腐蚀性电解质效应。
        从化学角度上来看,土壤腐蚀属于电化学腐蚀领域范畴。在金属以及相关介质的化学作用下,很容易形成腐蚀原电池,并发生相应的腐蚀反映。除此之外,土壤还受到p H值以及电阻率等因素的影响,会进一步加剧对电力线路接地网的腐蚀程度。结合当前情况来看,多数电力线路接地网在长期运行过程中容易受到土壤境的影响而出现大面积腐蚀问题,亟待解决。
        2 电力线路接地网腐蚀问题的影响因素分析
        关于电力线路接地网腐蚀问题的影响因素分析,我们基本上可以从以下几点进行概括与论述:
        (1)孔隙度影响因素。孔隙度影响因素也可以理解为透气性影响因素,主要根据土壤透气性表现情况对接地网腐蚀程度进行研究与分析。一般来说,透气性表现较好的无粘性土壤,在接地网腐蚀程度方面表现较轻。而密不透气的粘土土壤,在接地网腐蚀程度方面表现较重;
        (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[2];
        (3)电阻率影响因素。对于石渣土等土质的电阻率而言,明显要比其他土壤的电阻率要低。土壤电阻率表现较低时,接地网所受到的腐蚀影响也会明显降低;
        (4)土壤酸碱度影响因素。当土壤酸碱度表现失衡时,如酸性指标过高或者碱性指标过高时,接地网腐蚀速率就会明显加快。
        3 电力线路接地网腐蚀问题的防护途径研究
        对于腐蚀问题表现较为严重的接地网,必须及时进行定向改造,或者是予以重新铺设。与此同时,相关负责人员应该事先采取针对性防护措施预防腐蚀问题。
        (1)建议相关负责人员应该明确掌握电力线路接地网腐蚀问题的具体成因以及相关影响因素,从多个方面针防护途径问题进行统筹规划与合理部署。如为有效降低接地电阻,建议相关负责人员可以在接地网改造期间,利用防腐降阻剂提高防腐性能;
        (2)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。
        4 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
[1]虞锦孙。京九南线电力线路接地网存在的问题研究[J].河南科技, 2020(16):124-126.   
[2]鲁志伟,文习山,史艳玲.大型变电站接地网工频接地参数的数值计算[J].中国电机工程学报,2003,23(12):89-93.
[3]刘健,王建新,王森.一种改进的接地网故障诊断算法及其测试方案评价[J].中国电机工程学报,2005,25(3):71-77.
       
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