变电站地网腐蚀原因分析及改进措施
变电站接地网腐蚀状态分析
变电站接地网腐蚀状态分析摘要:本文通过对变电站接地网腐蚀的基本类型、影响原因进行分析,并提出防腐蚀的有效措施,保持良好的运行状态, 确保电网安全。
关键词:变电站接地电化腐蚀中图分类号: tm411 文献标识码: a 文章编号:前言变电站接地网是电力系统安全运行的重要装置。
根据《ieee交流变电站安全接地导则》中说明变电站接地网首选的材料是铜,但考虑到经济、资料等因素,我国普遍采用钢接地网。
由于接地网长期处于地下环境,土壤的化学与电化学腐蚀是不可避免的。
近年来,因接地网腐蚀引起的安全事故屡有发生,使电力系统安全运行有着重大隐患。
接地网腐蚀问题越来越受社会的关注,因此,如何解决接地网腐蚀问题、延长使用寿命、确保接地性能稳定及电网安全运行,是目前电力系统安全生产所急需解决的问题。
1 变电站接地网腐蚀基本类型变电站接地网中较为常见的腐蚀类型有:微电池腐蚀、宏电池腐蚀、电偶腐蚀及微生物腐蚀。
1.1 微电池腐蚀微电池腐蚀是由于金属表面微观的化学成分不均或应力状况不均等电化学不均匀引起的,造成遍布于金属表面的均匀腐蚀,其表面各处腐蚀速度基本相同。
由均匀腐蚀引起的腐蚀事故较为少见。
1.2 宏电池腐蚀宏电池腐蚀主要与变电站接地网各处土壤成分不均匀造成的盐浓差电池,及各处土壤通气性差异造成的氧浓差电池有关,这种腐蚀通常称为局部腐蚀或点腐蚀,在接地体表面上形成凸凹不平的小坑。
大部分接地网腐蚀事故是由于这类腐蚀造成的,在少数强腐蚀性土壤中,接地体甚至会腐蚀断裂。
1.3 电偶腐蚀当两种不同的金属材料连接时,两材料之间的电位差,使电流从电偶序较低的金属(阳极)流人电解质,导致腐蚀。
这类腐蚀在铜接地网中较为常见,铜接地网附近有很多混凝土和钢构及地下电缆管道等,这些钢材电极成为阳极,铜为阴极,形成腐蚀电池,因而加速构架钢材和混凝土内钢筋及地下管道电缆的腐蚀。
此外,在地网改造中,新、旧接地网相互连接时,新接地体因表面尚未形成腐蚀产物的保护层,新旧接地体之间构成电偶腐蚀,新接地体成为阳极而腐蚀较快。
变电站接地网腐蚀影响因素及机理分析
62 EPEM 2020.9电网运维Grid Operation变电站接地网腐蚀影响因素及机理分析南方电网丽江供电局 周海涛摘要:对变电站接地网产生腐蚀的机理进行分析并指出腐蚀原因,分析导体材料及土壤的关联关系,对于其中的腐蚀性及影响因素进行了廓清,对化学反应也进行了着重分析。
关键词:变电站;接地网;腐蚀因素在电网实际运营中,变电站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,但接变电站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、研究人员针对接变电站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 变电站接地网导体遭受腐蚀原因1.1 导体的材料所受影响接变电站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变电站受腐的主要原因。
接变电站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。
通常接变电站被腐蚀位置最严重的部分是在接变电站接地网焊接处。
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。
有文献提到的接变电站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,接变电站接地网所使用的材料镀锌钢在1年内其镀锌层会被腐蚀[1-2]。
1.2 土壤的影响土壤对于接变电站接地网的影响是土壤复杂的系统性而致。
土壤中的气态物质、液态物质、固态物质以及微生物和零星电流,这些不同的性质与成分对于接变电站接地网材料的腐蚀被称之为土壤腐蚀。
这些成分具有三种特性,分别是相对固定性、不均衡性、多相性。
土壤的这些性质主要是由其成分所致,土壤中充满了无机物、有机物、水及氧气等气体,并含有胶体粒等多种物质,无机物主要是由氧化物及矿物质等组成。
徐家庄330kV变电站接地网腐蚀原因分析
网层、 地网以下土壤层的化 学检验分析表 明, 导致地网金属材料严重腐蚀的原 因是土壤的弱 酸性 和 电化 学反应 的综合 作 用 。为 此提 出了使 用铜 镀 钢材 料代 替扁 钢 进行 地 网技 术 改造 的
方法。
关 键词 : 地 网腐 蚀 ; 原 因分 析 ; 地 网改造 中图分 类号 : T 6 M8 2 文 献标 识码 : B 文章 编号 : 17- 6 32 l)2 0 0一 2 62 34 (0 00 —0 1. 一 0
化学腐蚀过程 , 对金属材料造成腐蚀
损坏。埋在土壤中的接地网, 其表面 直接地极构成 的闭合式接地 网。其 中水平接地极
采 用 的 是 一 0 8的扁 钢 ,垂 直 接 地 极 采 用 的 是 8 ̄
的不同部位 因接触介质的理化性质不同而形成了 不同的电极电位 。这种接地 网金属构件上不 同电
宁夏电网内是 比较罕见 的,需要对造成该地网腐 蚀 的原 因进行深入的分析 ,并提 出具有针对性 的
收稿 日期 : 2 1- 12 0 0- — 0 0
作者简介 : 唐茂林 (9 2 )男 , 17 一 , 工程师 , 从事供 电系统输变配电设备 的技术管理工作 。
《 宁夏电力)00年第 2期 ) 1 2
Ca s n lssa d i p o e e tm eh d o h r u dn rd c r o in f r u e a ay i n m r v m n t o ft eg o n i g g i o r so o
Xui h a g3 0k u sain j z u 3 V S btt a n o
( 夏 电力)00 第 2期 7 - ) 1年 2
徐家庄30k 变电站接地网腐蚀原 因分析 3 V
变电站接地网接地故障原因与改造建议
变电站接地网接地故障原因与改造建议编辑:万佳防雷变电站的接地网是维护电力系统安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全的重要措施。
构成接地网的均压导体常因施工时焊接不良或漏焊、埋设深度不足、土壤的腐蚀、接地短路电流的电动力作用等原因 ,使地网均压导体之间或接地引线与均压导体之间存在电气连接不良故障点。
若遇电力系统发生接地短路故障 ,将造成地网本身局部电位差和地网电位异常升高 ,除给运行人员的安全带来威胁外 ,还可能因反击或电缆皮环流使得二次设备的绝缘遭到破坏 ,高压窜入控制室 ,使监测或控制设备发生误动或拒动而扩大事故 ,带来巨大的经济损失和不良的社会影响。
一、原因分析1、根据有关的开挖资料与地质资料调查情况,接地网腐蚀原因大致有以下特点:周围土壤盐碱化严重 , 导致接地体腐蚀程度高;地下水位高、土壤潮湿和容易积水使得接地体腐蚀严重 ; 接地引下线普遍在入地处和距地表面深100~400 mm 的地段腐蚀很严重; 接地体中水平敷设的扁钢因积水 ,腐蚀速度快 ,比与地面垂直敷设的钢管腐蚀严重; 厂址临近化工厂 , 大气质量恶劣 ,加重了其地网腐蚀程度影响接地体金属腐蚀的主要因素。
( 1)土壤的孔隙度较大 , 有利于氧和水分的保持 , 这是腐蚀发生的促进因素。
当土壤含水量大于85 %时 , 氧的扩散渗透受到了阻碍 , 腐蚀减弱; 当土壤含水量小于 10 %时 ,由于水分的缺乏 ,阳极极性和土壤电阻比加大 ,腐蚀速度又急速降低。
(2) 土壤温度昼夜温差大 ,很容易在金属上凝结水分微粒 , 且因温差电池的形成 , 加快腐蚀, 这也是开挖地网中发现同埋一处的水平接地体比垂直方向的接地体容易腐蚀的原因。
(3) 通常土壤中含盐量约为 80~1 500 mg/ L ,地处沿海地区大部分土壤的pH 值在 8. 4~9. 5 之间 ,从而加快了土壤的腐蚀速度。
(4) 土壤中含有硫酸盐 , 在缺氧的情况下 , 硫酸盐还原细菌就会繁殖起来 , 利用金属表面的氢把SO42 -还原 , 在铁的表面的腐蚀产物是黑色 FeS。
变电站接地网的腐蚀与防护
Ab t a t Th o r so c a im f r u d n rd i o l n ea p csc u d a f c ec ro i n o ol r ic se s r c ec ro i nme h n s o o n i g g i s i a d t s e t o l fe t o t o s f i we ed s u s d i g n h t h o s n h s t e T ea tc r s a s r me t dt i v a e t i ril . h n io o i n me u e n s n e r d a t g s r to u e . a c o a h a n we ei r d c d n
11 阳极 反 应过 程 .
土壤腐蚀的阳极 反应过程也就 是金属材料的腐蚀过
程 ,主要发生如下反应 :
F — F 2 2 e e + e
F +2 e OH‘ F ( 一 eOH) 2 4 eOH) . + H2 — F ( F ( 2- I - O2 2 0 一4 eOH) 3 F ( 3一 F OOH+H2 eOH) e 0 2 eOH) F ( 3一 F 2 e03・ 0 一 F 2 3H2 e 03+3H2 0
摘
邵 玉学
( 南省 第一 防腐 工 程 有 限 公 司, 河 南 郑 州 4 0 5 ) 河 50 3
要 :本文论述 了接地 网在 土壤 中的腐蚀机理及影响土壤腐蚀性 的主要 因素 ,重点介绍 了目前常用的几种 防腐蚀方法 ,
并对 每 种 方 法 的优 缺 点 进 行 了分 析 。
关键词 :变电站
Ke r s s b tto ; r u d n r ; o o i n p o e t n y wo d : u sai n g o n i gg i c r s ; r tc i d o o
变电站接地网存在的问题及解决方法
变电站接地网存在的问题及解决方法随着电力系统的发展接地短路电流越来越大,接地网的问题也越来越突出,接地网的问题往往造成事故或使事故扩大。
一、接地网存在的问题:1、接地网的均压问题,通过对若干座变电站接地网的电位分布测试,发现接地网的均压大多不符合要求,特别是横向电位分布,电位梯度大,跨步电压超标,这是由于在接地网设计时把接地电阻作为主要的技术指标,而忽略了地网的均压和散流尧或只用长孔地网而很少用方孔地网计算,特别是沿电缆沟没有均压措施,由于地网的均压不好,在短路电流或冲击电流入地时就会造成地网的局部电位升高,高压向低压反击烧坏微机控制设备或低压控制回路。
2、设备的接地与地网之间的连通问题,对于运行中的若干座变电站进行全面检查和试验,发现存在的最大问题不是接地网的各项技术指标,而是变电站内的电气设备与接地网的连接问题,设备的接地引下线与地网焊接不良,从焊口处开路,接地网水平接地体的接头处焊接不符合要求,经过长时间的腐蚀形成电气上的开路,设备接地引下线的截面小,经过长时间的锈蚀,从地下锈断,有些设备接地引下线与设备外壳用螺丝连接,经过长时间会锈蚀,在连接处由于生锈形成开路。
3、接地引下线及接地体的截面偏小满足不了短路电流的热稳定,由于接地体或设备的接地引下线不能满足短路电流热稳定的要求,在发生接地短路时,接地引下线往往被烧断,使设备外壳上有较高的过电压,有时会反击到低压二次回路,使事故扩大,有的用户就是因为设备的接地引下线截面不够,在设备发生接地短路时,高压窜入低压回路,烧坏二次保护尧控制电缆,使事故扩大。
4、接地装置的腐蚀问题,接地装置的腐蚀是一个普遍存在的问题,变电站接地网最容易发生腐蚀的是接地引下线,由于腐蚀,接地线不能满足接地短路电流热稳定的要求,或者形成电气上的开路,使设备失去接地,还有电缆沟内的接地带也容易发生腐蚀,尤其是各焊接头。
5、水平接地体的埋深不够,标准规定水平接地体要埋深0.6m以下,可是通过开挖检查发现许多水平接地体埋深不足0.3m,有的甚至浮在地表,由于水平接地体埋深不够,接地电阻受季节影响,尤其受土壤干湿度影响较大,由于表层土壤容易干燥,站以造成接地装置的接地电阻不稳定,由于水平接地体的埋深不够,就影响接地网的均压,在发生接地短路时,地面的跨步电压较大,对巡视人员构成威胁,上层土壤的含氧浓度高,容易发生腐蚀,这也是水平接地体容易损坏的主要原因。
地网的腐蚀机理与应对措施
接地网腐蚀及防腐措施1、概述 (2)2、接地网腐蚀机理与影响因素 (4)2、1 腐蚀机理 (4)2、2主要影响因素 (5)2、3 接地网腐蚀原因分析 (5)2、3、1腐蚀微电池作用 (6)2、3、2 宏电池效应腐蚀 (7)2、3、3土壤不均匀性造成的渗透腐蚀 (7)2、3、4微生物腐蚀 (7)2、3、5杂散电流腐蚀 (7)3、接地网防腐蚀方法简介 (8)3、1 采用在钢表面镀锌来防腐 (8)3、2 采用在钢表面涂覆防腐层方法 (9)3、3采用阴极保护法 (10)3、4 选用镀铜钢材料或铜材来防腐 (11)4、镀铜钢材料和铜材接地网与镀锌钢接地网比较 (12)4、1导电性能比较 (12)4、2热稳定性比较 (12)4、3耐腐蚀性能比较 (12)4、4铜或镀铜钢接地体施工方便 (13)4、5 经济比较 (14)4、6综合比较 (14)5、接地网接头腐蚀问题及应对措施 (15)5、1 传统接地网接头电弧焊产生的问题 (15)5、2 CADWELD 放热焊接的优点和应用 (16)5、3 放热焊接应用综述 (18)总结: (19)附件1相关文献资料 (19)z1、概述变电所的接地系统是维护电力系统安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全的根本保证和重要措施。
接地电阻的大小将决定接地系统泻放故障电流能力的大小。
电力系统发生接地短路故障或其它大电流入地时,如果接地电阻值比较大,就会造成地网电位异常升高;如果接地系统设计不合理或由于腐蚀导致接地电阻增加,还会导致接地系统本身局部电位差超过安全值。
这样,除给运行人员安全带来威胁外,还很有可能因反击或电缆皮环流使得二次设备的绝缘遭到破坏,高压窜入控制室,轻则导致监测或控制设备发生误动或拒动,重则破坏监测设备而扩大事故,带来巨大的经济损失和社会影响。
国内外曾发生的类似事故不胜枚举。
调查表明,我国曾发生多起由于接地系统腐蚀所导致的事故或事故的扩大。
变电站接地装置在变电站的整个投资中所占的比例虽然不大,但它的事故会发展成严重的系统事故,从而破坏电网系统的稳定,给人们的生产、生活造成严重的社会损失。
简述变电站接地网腐蚀问题与解决方法
简述变电站接地网腐蚀问题与解决方法Corrosion Problem of Grounding Grid in Substation and Its Solution Way佛山南海电力设计院工程有限公司 谭炯炽Foshan Nanhai Electric Power Design Institute Tan Jiongchi摘 要:介绍了变电站地网存在的腐蚀问题以及腐蚀的机理和分类,并结合工程实践,对铜材接地网及镀锌钢接地网进行了技术经济比较,可供选择地网材料时参考。
Abstract :By analyzing the grounding grid corrosion problems in substation, the mechanism and classification of corrosion is introduced. Taking a practical engineering project as an example, technical and economic comparison of copper grounding grid with galvanized steel grounding grid is performed and the result provides the reference in designing.关键词:地网 接地电阻 腐蚀Key words :Grounding grid Grounding resistance Corrosion 中图分类号:TM63 文献标识码:B质构成回路,形成腐蚀电池,电位较负的阳极区1.引言进行金属的溶解反应,电位较正的阴极区进行还交流系统工作接地网是维护变电站安全可靠原反应,这种接地网金属构件上不同电位的差异运行,保证运行人员和电气设备安全的重要设就是引起接地网土壤腐蚀的根本原因。
施。
在我国,由于资源、经济等原因,接地网所 3.地网的电化学腐蚀因素用材质主要为普通碳钢。
电力线路接地网腐蚀分析及防护途径
电力线路接地网腐蚀分析及防护途径摘要: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;腐蚀在电力系统中, 为保障人身安全和电气设备安全运行, 在验收规范 (GB 50163-92) 和运行规程中都明确规定:电气装置、电力线路杆塔的底座、外壳等金属部分, 均应接地或接零。
且要求其接触电阻值必须达到并保持在要求的电阻值范围内。
随着电力系统建设的发展, 电网电压等级、结构都越来越复杂, 安全运行的要求越来越高, 因此接地装置在电网中的重要性越来越大。
接地装置由接地体和接地线组成, 埋入地中并直接与土壤接触的金属导体称为接地体, 电气设备、杆塔的接地螺栓等 (零电位点) 与接地体连接的在正常情况下不载流的金属导体称为接地线。
接地体一般采用角钢、圆钢或钢管金属材料等。
由于钢铁等金属材料本身的活跃属性, 以及所埋设的周围环境, 如地下水位较高且偏酸、偏碱性较强, 往往更加容易氧化、腐蚀, 造成其运行工况和寿命达不到设计要求。
为保护电力系统中接地体的金属材料, 减缓其氧化、腐蚀速度, 目前最经济的、主要的控制措施就是覆盖涂层, 即在接地体表面镀上一层锌。
锌在自然环境中比较容易氧化, 且氧化后形成的一层难溶于水和耐酸性、耐碱性的氧化锌薄膜成为接地圆钢保护层, 使其与外界环境分离, 从而避免钢材被周围环境腐蚀。
但在材料运输和焊接、埋设等施工过程中, 不可避免会破坏部分镀锌涂层, 所以一般情况下会考虑采取加大钢材的直径来抵消腐蚀速度。
变电站接地网腐蚀及防腐措施
着性 极强 的氧化 物 ( 铜绿 ),能够对 内部 的材料起
很好 的保 护作用 ,阻断腐 蚀 的形 成 。铜 在土 壤 中的 腐蚀速 度大 约是钢 材 的 11  ̄15 , 是镀锌 钢 的耐 /0 /0 腐蚀性 的 3倍 以上 ,而 且 电气性 能稳定 。 4 )铜或 镀铜钢 接地 体 的施 工 镀 铜钢 材料 的连 接是 采用热 熔焊剂 进行 连接 ,
性能 尚好,但是在输变电设备接地网有泄流电流的 电解 腐蚀 时 ,其 耐腐蚀 性 能与普通 碳钢 相 比,提 高 极少 ,不 能明显 改善 接地 网的防蚀 性能 。
32 采 用在钢 表面涂 覆防腐 层方法 . 目前在 中 国有 些地 方采用 在钢 表面 涂覆 防腐涂
1 ll 肃 21第2 0 电| 8 l 技 0年 1 1 期
体采用 涂 覆防腐 层 ,就会 增大 接地 电阻,导致 接地 网泻放 故 障 电流 能 力下 降 ,产 生很 多 问题 。在实 际
应 用 中发现 大量 防腐 涂料 并不 能有 效 防腐 ,往往每 隔 3 4年 就必须 再涂 覆一 次 ,造 成人 力物力 的大量 — 浪 费。 另外 ,这 种方 法 由于对 导 电涂料 的导 电性 能 和理化 性 能要 求高 ,并且 施工 困难 ,难 以在 大规模 的新 建接 地 网上应 用 ;对 于使 用 多年 的老接 地 网使 用导 电涂 料 防腐蚀 ,更 是价格 昂贵 ,施 工 困难 ,而 且导 电涂 料 的使用 寿命有 限;除此 之外 ,一 旦涂 覆 层有 针孔 、破损 等缺 陷 ,还会 发 生大 阴极小 阳极 现 象 ,使地 网遭 到严 重 的局 部腐 蚀 ,造成 地 网穿孔 或 断裂 。因此 ,在较 强 的腐 蚀性 土壤 中,涂覆 层很 难 使接地 网得 到长 期有 效地保 护 。 33 采 用 阴极保护 法 . 变 电站接地 网采用 阴极保护是基于金 属腐蚀 的电 化学理论 ,是 由外部 向地下腐蚀 的接地 网金属材料提 供阴极直流 电流的方法 , 使金属 电位 降低 ( 阴极极化 ) ,
变电站接地网存在的问题及改造意见(最新版)
( 安全管理 )单位:_________________________姓名:_________________________日期:_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改变电站接地网存在的问题及改造意见(最新版)Safety management is an important part of production management. Safety and production are inthe implementation process变电站接地网存在的问题及改造意见(最新版)摘要:根据电力部通报的几次由于接地网问题引起的接地装置扩大事故的原因及分析,并结合保定供电公司地网检查中发现的问题,对地网改造的几个技术问题进行了探讨,并提出了建设性意见。
关键词:接地装置;热容量;腐蚀;变电站;接地网近年来,国内许多地区连续发生多起因接地网不满足要求而引起的设备损坏事故。
1985年东北某电厂66kV系统C相接地,弧光过电压使一条出线隔离开关闪络,构成两相异点接地短路,线路跳闸重合不成,使刀闸弧光蔓延到刀闸两侧形成三相弧光短路。
短路电流将接地引下线烧断8处,高压进入直流系统和二次回路导致全部电源开关跳闸,全厂停电。
全国还发生多起同类地网事故。
1保定供电公司地网腐蚀情况为了摸清保定供电公司地网的腐蚀情况及存在的问题,从1999年起对南郊、高碑店、雄县、上陈驿、定县等运行20a以上的变电站地网进行了挖掘检查,经检查发现如下问题。
a.接地引下线热容量不够公司大部分变电站设备采用的接地引下线为ø12mm圆钢,部分设备甚至用ø8mm圆钢,而且个别站同一电压等级设备的接地引下线规格不齐,并有多点焊接。
b.接地引下线与水平地线截面配合不当高碑店220kV部分接地引下线截面ø22mm圆钢,而接地引下线与地网干线相连的地线截面却为ø12mm圆钢;10kV母线桥接地引下线为ø10mm的圆钢,主网为40×4mm扁钢。
变电站接地网存在的问题及其解决措施
变电站接地网存在的问题及其解决措施1、变电站接地的问题1.1、阻值变大。
分析其原因,可能与土壤电阻率和接地体与土壤的接触电阻有关。
土壤电阻率ρ值是接地设计和计算的重要依据,由于土地的分布千差万别,大多数情况下土壤都是不均匀,表现在实际的土壤电阻率沿水平和垂直方向不均匀分布,并且无任何规律可言,通过地质勘探资料的各种土质和地下水位来估算土壤电阻率ρ值往往与实际出入很大。
土壤的电阻率直接影响土壤的导电性,而土壤质地、温度和水分含量对土壤电阻率有很大影响。
此外,接地电阻值还与接地网与土壤的亲和程度有关,早期接地体经过长期锈蚀,表面产生锈层,也导致接触电阻增大。
阻值变大将导致工频接地短路和雷击电流入地时电位过高,严重威胁设备和人身安全。
1.2、接地网的均压问题造成均压效果差的原因有:接地体埋深不足;接地网只采用长孔网,很少用方孔地网计算;未采用均压带措施;设备接地引线过长;忽略了地网的均压和散流尧等。
这些因素会造成接地网地面电位分布不均,引起跨步电压过高。
1.3、接地网与设备引线存在薄弱环节对于运行中的若干座变电站进行全面检查和试验发现存在的最大问题不是接地网的各项技术指标。
而是变电站内的电气设备与接地网的连接问题,设备的接地引下线与地网焊接不良,从焊口处开路,接地网水平接地体的接头处焊接不符合要求;而接地网与引下线经过长期锈蚀,有效截面不断减小,当设备短路时,就不满足现有的系统短路时热稳定要求而熔断,造成设备外壳所带高压电反击低压二次回路,接触电压威胁人身安全等问题。
此外很多接地网与设备的连接只是简单的搭接焊接,焊接防锈处理均不符合电气装置工程接地装置施工及验收规程要求。
1.4、接地引下线及接地体的截面偏小满足不了短路电流的热稳定由于接地体或设备的接地引下线不能满足短路电流热稳定的要求,在发生接地短路时接地引下线往往被烧断,使设备外壳上有较高的过电压,有时会反击到低压二次回路使事故扩大,有的用户就是因为设备的接地引下线截面不够在设备发生接地短路时,高压窜入低压回路烧坏二次保护控制电缆,使事故扩大。
变电站接地网腐蚀与防护分析
电网运维Grid Operation变电站接地网腐蚀与防护分析云南电网有限责任公司大理供电局 邵洪平 邵 钧摘要:探究了变电站接地网腐蚀机理,对腐蚀电化学理论在变电站接地网腐蚀诊断技术进行综合分析,免开挖无损腐蚀电化学理论诊断技术具有发展前景。
关键词:变电站接地网;腐蚀机理;腐蚀诊断电力系统安全运行的根本保证是发变电站良好的接地,它的作用有防雷接地、保护接地和工作接地[1]。
随着电力系统输电能力的增加,发生故障而由地网流散的电流会增大,由接地网的缺陷引发事故的风险增大,人们越来越重视接地网的安全问题。
接地装置失效的重要形式是腐蚀,目前接地网腐蚀检测问题并没有完全解决,合理准确检测接地网的腐蚀状况是接地网安全运行的发展方向,具有重要的学术价值和现实意义。
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[2]。
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[3]。
有文献把由供氧差异形成的腐蚀宏电池称为“氧浓差电池”,并用能斯特方程式来解释这种腐蚀电池的作用机制:氧浓度较高时电位就会较高,氧浓度较低时对应地电位就会较低,两种区域不同的电位会形成腐蚀电位差,腐蚀电池的阴极形成于电位较高的表面区域构,腐蚀电池的阳极形成于电位较低的表面区域构。
浅谈500kV变电站接地网腐蚀与防护
浅谈500kV变电站接地网腐蚀与防护电力接地网的可靠性直接关系到电网的安全运行,是造成大面积停电的事故原因之一。
目前普遍采用的普通碳钢构件存在腐蚀速率快、开挖修复周期短、可靠性差等问题。
直接采用纯铜作为接地体材料,或加大接地体截面虽然可以大大延长接地网使用寿命,但成本过高。
钢表面镀锌或采用阳极牺牲法等存在延寿有限和均匀性差等问题。
钢表面高温镀铜和涂覆导电防腐涂料的方法在提高耐土壤腐蚀性能的同时也兼顾了成本,可明显延长接地网可靠使用寿命至30年以上,是今后接地体构件防腐技术的主要发展方向。
标签:接地网腐蚀防护耐腐蚀0 引言电网的稳定运行主要取决于500kV变电站接地网的运行状态,而且在某些情况下,大面积停电的事故也是因500kV变电站接地网的故障而造成的。
施工单位都在地下埋设接地网,受地理环境恶劣和地下土壤不同的影响,土壤腐蚀是造成接地网的首要危害。
山西省电力公司检修公司负责运行维护全省的18座500kV变电站(开闭站),因其结构复杂不易于进行设备维护,我单位每隔五年要花费很多精力来开挖维护和翻修接地网。
采用这种模式进行设备养护,不仅要注意现场运行情况,而且要盲目地做大量的工作,周期长、进度慢。
鉴于此,我单位将接地网腐蚀的诊断和防护方案研究提上了议事日程,并在实践中着力改进接地网材料的耐腐蚀性能,延长接地网的服务期限,从而确保500kV电网设备保持良好的运行状态,节约运营成本。
1 接地网腐蚀机理在我省500kV变电站中,水平接地体由圆钢或扁钢焊接而成,垂直接地体用角钢或钢管组成。
整个系统的安全稳定运行就要依靠每个元件及其相互配合共同工作。
若采用同等的接地装置,则接地电阻变大,土壤电阻率也将随之增大。
在土壤内,特别是在接地引下线的地面和土壤交界处,金属与介质的电化学不均一,就会形成腐蚀原电池使接地网遭到电化学腐蚀,而碳钢则容易发生吸氧腐蚀。
土壤内的氧被水溶解会加速扩散。
土壤内电解质和氧的浓度、以及土壤的pH值可被土壤内厌氧微生物的新陈代谢产物改变,进而加速电化学腐蚀的阴极去极化过程,最终促进接地网更快的发生电化学腐蚀。
变电站接地装置的腐蚀、危害及防腐措施
变电站接地装置的腐蚀、危害及防腐措施郑州电力设计院2009年11月变电站接地装置的腐蚀、危害及防腐措施张玉敏郑州电力设计院450012摘要:接地装置在运行中起着非常关键的作用,是一次及二次设备的安全命脉,但因接地装置容易发生腐蚀,造成接地网局部断裂、接地线与接地网脱落,从而形成严重的接地隐患和构成事故。
若能解决好变电站接地装置腐蚀难题,满足高、低压电气设备长期、安全生产要求,保障系统和设备的安全稳定运行,则能大大提高电网运行的经济效益和社会效益。
关键词:电力系统;变电站;接地技术;接地装置;腐蚀;防腐;措施1、前言变电站的接地系统是维护电力系统安全可靠运行、保证运行人员和电气设备安全的根本保障和重要措施。
近年来,随着电力系统容量的迅速扩大,入地短路电流的大幅升高、先进监控设备抗干扰能力的减弱,我们更应该密切关注接地技术,接地技术也渐渐发展成为一门与电气工程、电气安全、电磁场理论、数值计算方法、地质勘探及测量技术等科学相关的交叉学科。
变电站的接地装置则在运行中起着非常关键的作用,是一次及二次设备的安全命脉,但因接地装置容易发生腐蚀,造成接地网局部断裂、接地线与接地网脱落,从而形成严重的接地隐患和构成事故。
目前,为了减少故障几率,均对变电站腐蚀情况采取了一系列的应对措施,若能解决好变电站接地装置腐蚀难题,满足高、低压电气设备长期、安全生产要求,保障系统和设备的安全稳定运行,则能大大提高电网运行的经济效益和社会效益。
2、腐蚀我们仔细观察任何一种金属侵入电解液中都会发生如下现象:金属晶格中的阳离子进入溶液中,留下负电荷,另一方面,溶解液中的阳离子也沉积到金属上,使金属的正电荷趋于过剩,总之,把金属侵入电解质溶液中,在金属和溶液中就会发生上述两种相反的作用。
当金属在电解液中,阳离子的溶液和沉析达到平衡后,都会形成一个稳定的电极电位,其大小取决于金属和电解液的特性、温度和浓度等因素,因此,不同金属在同一电解质溶液中的电极电位也不会相同,这就是金属的腐蚀及耐腐蚀性不同的原因,也表明不同的腐蚀介质、温度和浓度对金属的腐蚀速度均有影响。
变电站地网腐蚀原因分析及防腐蚀措施探究
变电站地网腐蚀原因分析及防腐蚀措施探究变电站做为电力系统重要组成部分,对电能可靠性供给起到很大作用。
本文探究了变电站接地网腐蚀机理,对腐蚀电化学理论在变电站接地网腐蚀诊断技术进行综合分析,免开挖无损腐蚀电化学理论诊断技术具有发展前景。
标签:变电站;地网;腐蚀原因;防腐蚀措施引言在变电站的建设和稳定运行中,接地网是不可或缺的一部分,对于保障系统的稳定以及变电站内设备和操作人员的安全来说至关重要。
目前,我国变电站接地网通常采用碳钢作为材料,由于接地网埋在地面下,常常被忽略,在土壤中长时间的运行,在受到各种条件的影响,运行一定年限后极易腐蚀,发生严重的损坏,影响系统的稳定,对电网造成了极大的影响。
近些年来,随着电网的升级改造和超高压输电线路的发展,已经发生过多起由于接地网腐蚀而导致的运行事故。
据报道,全国地网开挖检查中,有些过几年就已经腐烂,而变电站地网开挖重新敷设的投资也会相应增加数倍。
因此,研究接地网的腐蚀原因,并采取有效的措施解决接地网腐蚀问题,保证电网安全稳定运行,是需要亟待解决的问题。
1接地网的腐蚀机理分析1.1电化学腐蚀(1)微观电池腐蚀。
变电站接地网由带状碳钢焊接制成,碳钢的生产过程及接地网建设施工过程中会使碳钢发生金属组织不均匀,化学成分不均匀,表面状态不均匀及表面膜不完整等情况,上述情况的存在会引发微观电池腐蚀。
微观电池腐蚀使接地网表面及焊接处产生微小缝隙,土壤中电解液进入缝隙继而引发缝隙腐蚀,加重腐蚀状况。
(2)宏观电池腐蚀。
接地网的埋设面积近似于变电站地上设备的占地面积,较大的土壤接触范围造成接地网不同位置土壤环境的差异,极易形成浓差腐蚀电池腐蚀。
因为主要成分不同,埋设接地网的土壤分成了砂石区和黏土区。
在该腐蚀体系中,砂石区空隙大氧气充足,埋设在其中的碳钢电位较高,而黏土区密实缺少氧气,埋设在其中的碳钢电位低,两个区域共同构成氧浓差电池)。
处在黏土区的碳钢成为宏观电池中的阳极,发生腐蚀的状况。
变电站接地装置的腐蚀原因及防腐措施
图 1 接地网拓扑图及等效网络
引入灵敏度概念 ,建立地网中某段导体的电
阻 (Rj )发生变化时对可及节点测量电位 (Vm )影 响的数学关系模型 。约束条件为
V11 ·X1 + V12 ·X2 + … + V1b ·Xb =ΔV1 ,
V21 ·X1 + V22 ·X2 + … + V2b ·Xb =ΔV2 ,
程度 ,α越大 , 腐蚀的不均匀性愈高 。其中 α =
Vmax /Rh。 312 接地网的腐蚀计算
接地网设计 、竣工后 ,由于各段导体的长度 、
截面积及材料的电阻率已被确定 ,由欧姆定律便
可以计算出相应各段导体的电阻值 ,该值在忽略
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(6)
约束条件即为故障诊断方程
ΔVm = Vm b ·X
(7)
其中 ΔVm 是电位增量 ,是 m 个可及端口电位
列向量的理论计算值 Vm 与测量值 Vm 之差 ; Vmb
为灵敏度矩阵 , X是 b维列向量 ( b是网络 N 的导
图 2 地网故障诊断软件程序流程图
4 接地装置防腐蚀措施
411 接地极防腐措施 1)正确选用接地体的用材 ,施工中接地体的
3 接地网腐蚀程度的计算方法
3 11 接地体的腐蚀速度计算
接地体的腐蚀通常是根据金属腐蚀的破坏形 式 ,即全面腐蚀和局部腐蚀两大类进行判定 。最 大腐蚀速度计算公式
Vm ax
=
h t
(1)
式中 : Vmxa —最大腐蚀速度 ; h—最大腐蚀孔深度 ; t—埋藏年限 。
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4土壤含水量 .
水分是使土壤成为 电解质 . 构成电化学腐蚀 的基本要素 。土壤含 水量不仅随含水量的增加而变大 . 达到某一含水量再增加含 水量 , 其腐蚀速度反而下降 。图 7 土壤含水量与变 电站接地 网腐蚀 是 速度 的关系 图 含水量在 1%以下的平均腐 蚀速度都不大 . 0 含水量高 于 1%以后 , 0 平均腐蚀 率开始增 加 , 高腐蚀 速率 7 8g m a 最 . / 2 对应 0 d 含水量为 1. %. 48 含水量高于 2%以后 , 4 5 平均腐蚀率又开始下降 。含 水量与最大腐蚀速度的关系 . 与含水量和最 大腐 蚀速度的关系具有类 似的规律。
黑棕色 而带 有难 闻气味 的硫 化物 , 用手 即可轻易掰开 , 接地体上漏 出 腐蚀坑 。
3影 响接 地 网 腐蚀 的关 键 因素 .
对变 电站进行开挖取样进行腐蚀调查同时 . 对影响土壤腐蚀性 的 土壤 电阻率、 含水量 、 含气率 、 壤容重 、H值 、 土 p 电导率 、 含盐量 、 氧化
1 用于连接 阳极和 阴极 的导 电金属通道f 管线本 身) . 3 金属 1 . 4阳极和 阴极必须处在导 电的电解质溶液( 潮湿 的土壤1 。 “ 阳极 ” 是金属表 面被腐蚀 的那一部分 . 属溶解以离子形式进入 金 土壤 电解质 . 并把 当量 的电子 留在 金属上 . 电流 由此离 开金属进入 土 壤. 发生 阳极氧化反应 “ 阴极 ” 电流离开 土壤 电解质并且 由此返 回 是 金属 的那部分金属表 面. 阳极 流过去 的电子被 阴极 表面溶液 中能够接 受 电子 的物质所吸收 , 即发生 阴极还原反应 。 阳极被腐蚀 . 而阴极得到 保护 。
2变电站接 地网腐蚀基本 类型 .
微 电池腐 蚀 、 电池腐 蚀 、 宏 电偶腐 蚀及微生 物腐蚀在变 电站接地
网中是较为常见 的腐蚀类型 21 电池 腐 蚀 .微
5变 电站 接 地 网的 防 腐 蚀 措 施 .
金属 镀层保 护 、 阴极保 护和扩 大接地体截 面是 变电站接地网 目前 国际及国内最常采用的防腐蚀 措施 金属镀层保 护很早 就开始用来控 制钢的腐蚀 . 热镀锌是最常见 的 微 电池 腐蚀是 由于金属表 面微 观的化学成 分不均或应 力状况不 金属镀层 . 我国电力 系统普遍 采用 热镀锌钢作 为防腐蚀接地材料 热 均等 电化学 不均匀引起 的 . 造成遍 布于金属表 面的均匀腐蚀 . 其表面 镀 锌钢因环境阻隔作用及 锌对 钢牺牲 阳极保护使具 有耐腐 蚀能力 . 其 各处腐蚀速度基本相 同。由均匀腐蚀引起 的腐蚀事故较为少见 表 面的非 导电性 的氧化膜将钢 与土壤 电解质 隔离 . 阻碍腐蚀电流 的流 22宏 电池 腐 蚀 . 动从 而控 制腐蚀 而锌 相对 于钢的电偶序更低 . 成为 阳极 . 钢成为 阴极 宏 电池腐 蚀主要与 变电站接地 网各处土壤成 分不均匀 造成 的盐 得 到保护 这种方 法的保护有效程 度主要取决 于锌层 的厚度 及完整 浓差电池以及各处土壤通气性差异造成的氧浓差 电池有关 . 这种腐蚀 性 。 前 已发 现锌层遭 到破坏 的热镀锌钢并未控制腐蚀甚至使腐蚀更 目 通常称为局部腐蚀或点腐蚀 .在接地体表面上形成 凸凹不平 的小坑 。 加严重 的现象 。 因此 , 热镀锌并 非防腐蚀 措施 中可靠 的手段 。 国金属 美 大部分接地 网腐蚀事故是 由于这类腐蚀造成的 . 在少 数强腐 蚀性土壤 学会 在《 金属手 册》 中也不 推荐碳钢在土壤 中的防腐采用镀锌 中. 接地体甚至会腐蚀断裂 。 阴极保 护通过对受保 护的金属设施f 电站 的接地 网1 如变 进行阴极 2 _ 3电偶腐蚀 极化 , 之变成一个大 阴极 , 使 从而 防止金属腐蚀 。 牺牲 阳极法和强制电 当两种不 同的金属材料 连接时 . 两材料之间 的电位差 . 电流从 流法是 阴极保护最基本 的两种方法 因为变 电站 中大量地下电缆和 使 但 电偶 序较低的金属( 阳极) 电解质 , 流人 导致腐蚀 。 这类腐蚀在铜接地网 钢构架 等的存在 . 并且 与接地 网相连 . 对变 电站钢 接地 网实施经 济可 中较为常见 ,铜接地网附近有很 多混凝 土和钢构及地下 电缆管 道等 . 靠 的阴极保护是很 困难 的 此外 . 强制电流保护也可能会 导致其 他未 这些 钢材电极成为阳极 , 铜为阴极 。 形成腐蚀 电池 。 因而加速构架钢 材 采取 防护措施的金属严重腐蚀 和混凝 土内钢筋及 地下管道电缆 的腐蚀 。此外 , 在地 网改造 中, 、 新 旧 接地 网设 计 中截 面和材料 的选择要保 证接地 网在变 电站设计 寿 接地 网相互 连接时 , 新接地体 因表 面尚未形成 腐蚀产物 的保护层 . 新 命 内。要想达到这一要求 , 综合考虑接地网平均腐 蚀( 下转第 1 5页 ) 8
旧接地体之 间构成 电偶腐蚀 . 新接地体成为 阳极而腐蚀较快。
24微生物腐蚀 . 土壤 中微生物对 金属的腐蚀是微 生物 的生命 活动参与下所 发生 的腐蚀过 程 . 微生物 自 对金属并不直 接具有侵蚀作 用 . 身 而是其 生命 活动 的结果 参与腐蚀 的间接过程 这 类腐蚀在污染性 土壤 中较 为常 见, 以硫酸盐还原菌( B引起的腐蚀最 为常见 。 R s ) R S B引起的腐蚀 生成
1电化学腐蚀基本理论 . 还原 电位 、 腐蚀 电位 、l S 4. 因素进 行 了现 场测量及 实验室分 c一 02等 和 - 金属土壤腐蚀 主要属 于电化学腐蚀 . 腐蚀原 电池是其最基本 的形 析 统计学 中主 因子分析法提取影响变电站接地网的腐 蚀因素中关键 式 。腐蚀 电池 由四个必须部分组成 : 因子为土壤 电阻率 。
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变 电站地网腐蚀原 因分析及改进措施
徐 航 刘 丽娟 ( 索凌 电气有限公司 河南 郑州
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【 摘 要】 变电站接地 网腐蚀与土壤性质密切相关。 本文从 电化 学腐蚀基本理论 出发 , 首先介 绍了变电站接地 网腐蚀的基本类型。 为调查 变 电站接 地网腐蚀状况. 对分布在广 东佛山不 同地 区 2 1个变电站的钢 质接地网进行 了开挖 取样及 腐蚀测量. 同时对影 响土壤 腐蚀 的相关 因素进 行 了 场测量及实验室分析 接地 网腐蚀速度数据表 明. 现 电缆沟 内接地体和接地 引下线 比主接地 网的腐蚀更严重 通过土壤 电阻率、 H值、 p 含 水量及 含盐量与变电站接 地网腐蚀之 间的 关系分析表 明 . 这些 因素与接 地 网腐蚀之 间都具有 一定的规 律 . 但单项土壤腐蚀 因素无法决定变 电 站接地 网的腐蚀 . 必须考虑 多种因素的交互作用。 最后讨论 了国际及 国 内变电站钢接地 网采用的防腐蚀措施 , 综合考虑接地体全 面腐蚀和局部 腐蚀 数 据基 础 上进 行 接 地 体 截 面 选择 是 有 效 的 防 腐 蚀 方 法 【 关键 词】 变电站: 地网: 电化腐蚀
变 电站接地网对电力系统 的安全 运行至关重要 。虽然 I E 0 E E8 — 2 o < 流变电站安全 接地导则》 00交 < 中指出 , 材是变 电站接地 网材 料的 铜 首选 . 对铜接地 网的设计进 行了详尽 的探讨 . 由于铜材资源 匮乏 并 但 致其价格 昂贵 , 中国以及许 多其他 国家 , 在 钢接地网被广泛采用。 接地 网长期处 于地 下 , 腐蚀不 可避 免 。 这种腐蚀 属于典 型的电化学腐蚀 。 虽 然镀锌钢被用来减缓接地 网腐蚀 . 目 由于接地体腐蚀造成 的接地 但 前 网事故 屡有发生 . 不仅 造成 巨大的经济损失 . 还成为 电力 系统安全 运 行 的重大 隐患 。随着我 国电力容量 的增 大和电压等级的升高 . 这一 问 题也更 为突 出 因此 , 接地网腐蚀 问题 , 长接地网的使用寿命 , 解决 延 确保 电网的 安全运行 , 为 目 电力 系统安全 生产所 迫切需要 解决 的课题 。 已成 前