接地装置的腐蚀及防腐措施研究

接地装置的腐蚀及防腐措施研究

郑瑞臣1李景禄2杨廷方1.2

华中科技大学水电学院武汉市 430074

长沙理工大学电气与信息工程学院 长沙410077

摘要：本文分析研究了接地装置腐蚀的腐蚀环境、机理和危害,认为电化学腐蚀是钢接地体腐蚀的主要原因。同时分析了接地装置最容易发生的腐蚀部位是接地引下线从地面到地下的过渡部分;研究了防止接地装置腐蚀的措施,即电化学保护法和膨润土降阻防腐剂法,并对这两种方法的防腐机理及在现场使用情况及其适用场所做了论述。

关键词：接地线接地体腐蚀防腐措施

Analysis on Erosion of Grounding Device and Anticorrosive Measurements

ZHENG Rui-chen1LI Jin-lu2 YANG Ting-fang1,2

Department of Electrical Power Engineering, Huazhong University Of Science & Technology 430074

Department of Electrical Power Engineering, Changsha University Of Science & Technology 410077

Abstract: The harm, mechanism and erosion environment of grounding device erosion are analyzed in this paper, and the electrochemistry deterrent is considered as the main reason for grounding device erosion. It is discussed that the transition part of grounding lines from ground to their underground is the most easy to be eroded place of grounding device. The measurements to avoid grounding device erosion are put forward, namely, the electrochemistry protection and the method of drop resistance and anticorrosive for inflatable moist soil. The anticorrosive mechanism of the two methods, the use and the suitable place are also expounded.

Key Words: grounding line, grounding device, erosion, anticorrosive measurements

1、引言

接地装置长期在地下或在阴暗、潮湿的环境中，运行环境恶劣，最容易发生腐蚀。由于接地装置的腐蚀会极大的影响装置的使用寿命，会造成接地网局部断裂，接地线于接地网脱离，形成严重的接地隐患或构成事故。如我们曾对河南省某地的6座110kv变电所和2座发电厂的设备接地进行检查，结果发现有146处设备接地于地网不通[1]，其中最为严重的是某110kv变电所的110kv避雷器、互感器间隔和35kv的避雷器、互感器间隔于地网不通，还有一座发电厂的主变压器于地网不通。另有一座110kv变电所接地网断裂成若干小网。最后检查原因是接地线因腐蚀断裂而造成的。另外还发现不少输电线路杆塔接地引下线因腐蚀而发生开断现象。因腐蚀断裂造成一些设备“失地”，特别是一些主设备和防雷设备“失地”会造成严重后果，会使防雷设备失去作用，会在接地短路故障发生时，使局部电位升高，高压向低压反击，使事故扩大。前述某变电所就曾因避雷器间隔“失地”而多次发生雷害事故。某电厂也曾因油开关的接地引线锈蚀开路，而在开关发生接地短路时，高压向低压反击，使电缆沟内的控制电缆和保护电缆着火，发展成瘫痪性的事故。因而对接地装置的腐蚀问题必须认真对待，并采取切实可行的防腐措施进行防护。

2、接地装置的腐蚀环境和腐蚀机理分析

2.1地装置的腐蚀环境

接地装置的腐蚀环境主要为两种：⑴大气腐蚀；（2）土壤腐蚀。大气腐蚀主要是接地引下线和电缆

沟内的均压带，土壤腐蚀主要是各种垂直和水平接地体。

2.2接地装置容易发生腐蚀的部位及其原因

接地装置容易发生腐蚀的部位主要有：

（1） 设备接地引下线及其连接螺丝；

（2） 各焊接头；

（3） 电缆沟内的均压带；

（4）水平接地体；

这些部位既有大气腐蚀的环境，又有土壤腐蚀的环境，引起腐蚀的原因主要为电化学腐蚀，但以吸氧腐蚀为主，在一些工业污染严重的场所，如有害气体存在的场所，还有化学腐蚀的存在，据我们检查大多数设备于地网不通的原因都是接地引下线腐蚀断裂所致。

2.3接地装置的腐蚀机理为:

1）化学腐蚀：即单纯由化学作用而引起的腐蚀，如金属和一些有害气体（O2、H2S、SO2、CL2等）接触时，在金属表面上生成相应的化合物（如氧化物、硫化物、氯化物等）。温度对化学腐蚀的影响很大，钢材在低温下的腐蚀并不严重，但在高温下就容易氧化，生成一层氧化物，同时还会发生脱碳现象，例如：

Fe3C+O2=3Fe+CO2

2）电化学腐蚀：即当金属和电解质溶液接触时，由电化学作用而引起的腐蚀。它和化学腐蚀不同，是由于形成了原电池而引起的。在腐蚀过程中，负极上进行氧化反应，负极常叫阳极；正极进行还原反应，正极常叫阴极。在酸性介质环境中，溶液的H+浓度较大，而钢铁一般都含有杂质，形成的原电池为阳极（负极），杂质为阴极（正极），由于铁和杂质紧密地接触，电化学腐蚀作用得以不断地进行，Fe2+进入水膜，同时，多余的电子移向杂质，H+在杂质上和电子结合而变成氢气析出，Fe2+和OH-结合生成Fe(OH)2，即铁锈。

阳极（铁）Fe=Fe2++2e

阴极（杂质）2H++2e=H2↑

总反应式：Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2↑

然后，Fe(OH)2被空气中的氧气氧化化Fe(OH)3

4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

如果溶液的酸性很弱或中性溶液，则在阳极也是铁被氧化成Fe2+，在阴极主要是溶解于水膜中的氧获得电子：

阳极（铁）2Fe=2Fe2++4e

阴极（杂质）O2+2H2O+4e=4OH-

总反应式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

然后，Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3并部分脱水为铁锈。

所以不仅H+能引起金属腐蚀，含有氧时也能引起金属腐蚀，析氢腐蚀与溶液H+浓度有关，吸氧腐蚀和溶液中氧气的浓度有关，H+浓度越大，含氧量越高，金属的腐蚀就越快。

2.4接地体的腐蚀原因

（1）土壤腐蚀性强，特别是在偏酸性的土壤、风化石土壤和砂质土壤，最易发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀。

（2）接地体采用再生钢材，这样的钢材由于杂质超标，在地下易发生电偶电池腐蚀。

（3）使用了腐蚀性较强的降阻剂，特别是一些化学降阻剂，由于含有大量的无机盐类，加速了接地体的电化学腐蚀。一些固体降阻剂也由于膨胀倍数与钢接地体不一致，经过一定的时间后与接地体产生缝隙，产生了腐蚀电位差，加速了接地体的腐蚀。

（4）属于施工方面的原因有：①接地体埋深不够，上层土壤含氧率较高，吸氧腐蚀快；②回填土用砂子，碎石和建筑垃圾回填；③焊接头的焊接存在虚焊、假焊现象，对焊接头没有做防腐处理；④对接地引下线没采取过渡防腐措施，没有刷防腐漆；⑤扩大地网时，把新地网接到原地网的电缆沟，或把设