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。我们常见的金属自然电位序列表为：金>不锈钢>铜>标准氢电极>锡>铅>钢、铸铁>硬铝合金>铝>锌，我们可以知道金属是否容易受到腐蚀，即在自然电位序列中将不同位置的两种金属组合到一起时，将使贱金属成为阳极，贵金属成为阴极的电池，阳极将受到腐蚀。如在钢制水槽旁附近若有铜棒或铜线的电极，则钢水槽首先受到腐蚀。

腐蚀可以从三方面定义：

i、由于材料与环境反应而引起的材料破坏和变质；

ii、除了单纯机械破坏以外的材料的一切破坏；

iii、冶金的逆过程

总之腐蚀是由于物质和环境反应而引起的损耗。金属的腐蚀是金属表面与周围介质发生化学和电化学反应引起的破坏现象。腐蚀过程是化学的、电化学的和物理的。化学腐蚀是指金属表面与周围介质发生化学反应而引起的腐蚀现象，其特点是腐蚀的过程中无电流产生；物理腐蚀是指单纯的物理溶解作用引起的破坏，如金属在高温溶盐、溶碱、液态金属相接触时就会出现这种腐蚀；电化学腐蚀时指金属表面与周围介质发生电化学反应而引起的腐蚀现象，其特点是腐蚀过程中有电流产生，金属在潮湿气体、海水、土壤及电解液溶液中的腐蚀过程绝大多数属于电化学腐蚀。

3、接地装置的腐蚀环境

接地装置的腐蚀环境主要分大气腐蚀和土壤腐蚀两种，在变电站中常见的这两种腐蚀是接地引下线和电缆沟内的均压带、各种垂直和水平接地体的腐蚀。腐蚀的程度主要取决于用于保护构筑物和连接线埋在或浸没在腐蚀性环境中时会受到腐蚀的影响。

土壤中的含水量、电阻率、通气性和松紧度、土壤的PH值及土壤含盐量都对腐蚀有着直接的影响。4、接地网腐蚀调查及相关危害

对一些变电站进行了开挖调查，发现均有不同程度的腐蚀，有的接地网的扁钢已被腐蚀掉80%且有多处断裂。造成相关一次设备烧坏、二次设备被串入高压，严重威胁着设备和运行人员的安全。

郑州电力公司按照省公司《关于开展电力工程接地网接地装置普查的通知》（豫电〔2002〕402号）的要求，开展了认真细致的工作,对主设备接地检查的结果是：所辖110KV变电站主设备接地存在的问题主要是常庄、孝义、马庄、卫星变电站的热稳定校核不符合要求，地网腐蚀严重，部分储油设备、主变中性点为单点接地，不满足两点接地的要求，龙门架是通过爬梯接地的，不符合要求。对地网开挖检查36个变电站,除个别的腐蚀较严重其余的目前情况良好，符合要求。其中对220kV金岱变电站进行的调查结果为：

i、敷设在电缆沟和经过电缆沟的接地线有一定腐蚀，原有40mm ×4mm扁钢已不符合目前电力系统新提

供的短路电流的要求，需更换为80mm×8mm热镀锌扁钢。

ii、运行的主接地网有一定腐蚀。主接地网原有500mm2扁钢也已不符合目前电力系统新提供的短路电流的要求，需更换为800mm2镀锌扁钢。

iii、运行的避雷针地网有一定腐蚀。

总结：腐蚀的原因是电缆沟内经常积水，比较潮湿，潮气在接地扁钢表面形成许多小水珠或一层水膜，氧气在水珠或水膜内的浓度不均匀，在水珠边缘和中心间形成氧浓差腐蚀电池，边缘部分为阴极，中心部分为阳极。

对110kV上街变电站进行的调查结果为：

主要设备接地引下线与地网导通情况的测试采用直流双臂电桥测量。测量接线见图1：

测量结果：

地网.避雷针测试表：

测试地点接地电阻测试地点接地电阻

避雷针0.3 站用变（1#）0.14

上2#主变0.2 II窝上0.13

10KV高压室0.13

接地引下线导通情况测试表：

对110kV永安变电站进行的调查结果为：

地网.避雷针测试表：

测试地点接地电阻测试地点接地电阻

0.3 永1#避雷针0.4

永110西旁

永11表西0.25 永2#避雷针0.3 1#主变母线桥0.28 永3#避雷针0.5

永4#避雷针0.5 接地引下线导通情况测试表：