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 ） ，
铜钢 材料 因其表 面覆 盖着 铜 ，而 铜 的表 面会 产生 附
不能 持久 有效地 运 作 。另外 阴极保 护还 存在 维护 困 难 ，维护 管理 费用 昂贵 导致 总体 费用非 常贵 ，而 且 需要 长期 监控其 整 体情况 等缺 点 ，导致 在变 电站 接
地 网中很难 采取 阴极保 护方 法来 防腐 。 ３４ 镀 铜钢 材料接 地 网 ． 国家 电 网公 司 “ ５ 重大 反措 ” 中明文规 定 ， ２项 “ 腐蚀 性 比较严 重 的枢 纽变 电站 宜采 用铜 材接 地 在 网 ”，有 些地 区还 制定 了相 关 的技 术 政策 。 由于铜 的价 格较 为 昂贵 ，在 国际上 （ 中 国， 印度 和前 苏 除
接地网金属 （ 碳钢 ）材料的土壤腐蚀 的效果 。 但 由于各种 各样 原 因 ，过 去安 装 的许 多阴极 保 护均 发 生过过 早 失效或无 效 的 问题 ，阴极保 护系 统
接 地 体的腐 蚀主 要有 化学腐 蚀和 电化 学腐蚀两 种形 式 ，在多数 情况 下 ，这两种 腐蚀 同时存 在 。镀
其接头 是分 子之 间高度 结合 的熔 融接头 ， 没有 气孔 ，
没有接 触表 面 ，没有 残余 应力且 整个接 头被纯 铜覆
联部 分 国家 以外 ） 普遍选 用镀铜 钢材 料或钢 材来 防 ， 止 腐 蚀 增 加 接 地 网寿 命 ，而 且 被 相 关 的 国际 标 准
（ ：Ｅ Ｅ和 Ｉ Ｃ） 如 ＩＥ Ｅ 推荐 为主要 接地材 料 。 Ｉ Ｅ ８ 如 ＥＥ０
所 以解 决接地 网腐蚀 问题主要从增强接地网本身的耐 蚀 性方面着手 。 目前 ，常用的防止接地网锈 蚀的方法 有：采用在钢表面镀锌处理 、采用在钢表面涂覆 防腐 层、采用 阴极保护 、镀铜钢材料等方法。 ３１ 采 用在钢表 面镀锌 来防腐 ．
阴、阳极 之 间有 电流 流 过 ，称 为腐蚀 电流 。腐蚀 电
主要 的 水平接 地 导体材 料 ，３ ％３ ０ ０ １４ ％的镀 铜钢 材 １ 料 也作 为水平 导 体材料 ，垂 直接 地体 的材料 则 主要
镀铜钢 绞 线柔性 好 ，允许 的弯度 半径 小，所 以拐弯 方便 ， 穿管容 易 。铜 线 的高机械 强度 ，使其 能够成
为镀 铜层 不小于 ０２ｍｍ 厚 度 的镀 铜钢 接地棒 。” ． ５
丝 （ Ｃ ４ ）． ３７ Ｃ Ｓ ０ ．ｍｍ，铜 层 厚度 ０ ５ ｍ 的试样 ．ｍ ２ 进 行试 验 ，三 者 的导 电率 分别 为 ２ ． ％、３ ． ％、 ４０ ５ １２ ９ ４ ．８ １２ ％，满足 产 品标 定的 ２ ％、３ ％、４ ％的最低 ０ ０ ０ 导 电率要 求 ，均 远较钢 接 地体好 。尤其 是在集 肤效
泻 放故 障 电流 ，如果 接地 材料 采用 绝缘涂 层 或导 电 性 能 不好 的涂层 ，则接触 电阻和土 壤 的散流 电阻 则
非常大 ，导致整 个接 地 电阻增 大 。因此如 果接 地 导
国 电力 科学研 究 院曾对镀铜 钢棒 （ Ｃ ２ ） ８０ Ｃ Ｓ０ ． ． ｍｍ、 镀 铜钢 绞线单 丝 （ Ｃ ３ ） ９ ．ｍｍ、镀 铜钢 绞线单 Ｃ Ｓ ０ 一 ４１
在 差异 ，形 成大量 微 阳极 区和 微 阴极 区 ，在 土壤 中
电位异 常升 高 ；而 接地 系统 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。
构成 腐蚀 微 电池 ，使金属不 断受到 腐蚀 。
两种不 同电位 的金属在 同一种 电解 质如水 、土 壤等 环境 中形成 电连接 就构 成宏 电池效应 腐蚀 。电 位较 负 的金 属 为阳极 ， 电位 较正 的金属 为阴极 ，作
ｌ 接 地 网腐 蚀机理 与影 响因素
接 地装 置 的腐 蚀环 境主要 有两 种 即大气腐 蚀及
为 阳极的金 属将受 到腐蚀 。 而铜 由于 电位相对 较高 ，
一
般 情况下 难 以腐 蚀 。 此外 ，还有 由于土壤不均匀性造成渗透腐蚀、土
土壤 腐蚀 。大气 腐蚀主 要 是对 接地 引下 线和 电缆沟
的均 压带 的腐蚀 ；土壤 腐蚀 主要 是对各 处垂 直和 水
壤 中微生物腐蚀、杂散电流腐蚀等造成接地 网的腐蚀 。
应下 ，高频 时镀铜钢 绞 线导 电性 能远远优 于钢材 。
经故障电流试 验后，三者 的表面铜层发生少量氧
化 ，未出现裂 痕、鼓泡 、熔化等缺 陷，铜层保持完好，
电阻变化率仅为 ０１ ． ％～０ ％，导电性 能相 当稳定 。 ． ７
２ ）热稳 定性 以试样 开始 变形 时 的温 度作 为判 断材料熔 化温
目前 ，变 电站 普遍采 用镀 锌钢 作接地 网材 料 ， 试验 表 明，热镀 锌钢在 没有 泄流 电流影 响时耐 腐蚀
含 水量 较大 的土壤腐蚀 相对 来说要 严重 一些 。
２ 腐 蚀原 因分析
腐 蚀就 是 由于环境 的作用 而 导致 的金 属物 质的 变质 。大 部分 的环境都 有不 同程度 的腐蚀 性 。土壤
镀铜 钢接地 网具 有如 下优越 性 。
卷供 货 ，便于机 械化 施工 。搭接 处采用 放热焊 接 ，
操作 方便 ，加快 施工 进度 ，节省 人工 费用 ，简 化施
２１ ０ １年第 １ ２期
ｌ９ ｏ
产品与解决方案
工工 艺 ，更 重要 的是保证 了铜接地 网的连接 质量 。
设计推 荐垂直 地 网采 用 铜镀钢 接地棒 ，由于接 地 棒截 面大 大小 于角钢 ，在 作垂直接 地 施工方 面工 作量减 小 ，并能垂 直深 入土 壤 ，使 通过 加大垂 直接 地深度 来降低 接地 电阻成 为一种可 能 。
产 品与解决方案
料 方法 来 防止金 属腐 蚀 ，但效 果并 不 明显 。变 电站 接 地 网 的接 地 电阻要 有一 个很低 的 阻值 ，才 能有效
１ ）导 电性 能
以铜的导 电率 为 １０ ０ ％，标准 １ ２ 钢 的导电率 ００
仅 为 １ ．％，因此 铜 的导 电率 是钢 的 １ ０８ ０倍左右 。中
产 品与解决方案
变 电站接 地 网腐蚀 及 防腐措施
朱 文 强
（ 福建水 利 电力 职业技术 学 院，福建 永安 ３ ６ ０ ６ ０ ０）
摘要 讨 论 了变 电站 接地装 置腐 蚀 的危害性 以及 对接地 装 置腐蚀 原 因进 行分 析 ，并结合 目前 常用 的防腐蚀方 法进行 分析 比较 ，进 而提 出 了镀铜钢 材料 在接地 网设计 中 的应用 。 关键 词 ：接 地装 置； 防腐蚀 方 法；镀铜钢 材料
度 的办法得 出镀 铜钢棒 （ Ｃ ２ ）．８０ Ｃ Ｓ ０ ｔ ．ｍｍ、镀铜钢 ｐ
绞线 单丝 （ Ｃ ３ Ｃ Ｓ ０）．４１ ｍ、 镀 铜 钢 绞 线 单 丝 ｑ ．ｍ ｏ （ Ｃ４ Ｃ Ｓ ０）一 ３７ ９． ｍｍ 三 种 试 样 的熔 化 温 度 分 别 为
１１ ℃ 、１０ ℃、１ ０ ℃，与铜 的熔 点 １８ ℃非常 ｌ５ １９ １７ ０３
流 的大 小反 映 了金 属 的腐 蚀速度 ， 电流越 大 ，腐 蚀 越快。 由于土壤 环境 中金 属构筑物 的腐 蚀属 于 电化 学
腐 蚀范 畴 ，所 以土壤 的 理化性 能如土 壤 电阻率 、土
壤 的氧 化还原 电位 、ｐ Ｈ值 、土壤含 水量 、土壤 的透
气 性 、土壤 的温度 等都ห้องสมุดไป่ตู้ 影响土 壤腐蚀 的 因素 。一 般来说 ， 土壤 电阻率 比较低 地 区，腐蚀会 比较严 重 ；
—
盖 。试 验表 明：焊接 前后 的直流 电阻率 变化接 近于
零 ，连 接 点的载 流 能力与 导体本 身相 同，这 是任何
一
种传 统连接 方法 所无法 比拟 的 。 设 计推 荐水 平主 网采 用铜或 镀铜钢 绞线 。铜或
２０ ０ ０在导 体 的选 择方面 ，明确 指 出： “ 铜材 为最
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 。 当电力 系统发 生接地 短路 故障 或其他 大 电 流 入地 时 ，如 果接 地 电阻值 比较大 ，就会 造成地 网 也 具有腐 蚀性 ， 因为它其 中存在 着水 分 ，可 溶解 得 金 属盐 和细菌 。特 别是低 电阻率的土 壤 ，都有高 腐 蚀 性 的趋势 。在许 多金 属的表 面 ，存 在着 阴极和 阳 极 区域 。这 些带 正 ，负电的 区域通过 金属 本身产 生 电气连 接 。金属表 面总 是不 可避免 的存在物 理和 化 学性质 的微 观不均 匀性 ，导致 金属表 面各 处 电位 存
平接 地体 的腐蚀 。 埋设 于土 壤 中的接地 网发 生的腐蚀 属 于 电化 学
范 畴 ，腐 蚀原 电池 是其最基 本 的形式 。当腐 蚀 电池 工作 时 ，在介 质 中有 离子 的迁移 ，而 在外 电路 中 ，
３ 接地 网防腐 蚀方法 简介
防止腐蚀一般有两条途径 ，一是改变腐蚀环境 ， 降低环境 的腐蚀性 ，另一是改变腐蚀 主体 的材质 ，提 高其耐蚀性 。对变 电站而言 ，一旦其地点确 定，接地 网所处的土壤环境就随之确定了 ， 想改变是很困难的。
接近 ，而钢 的熔 点则高达 １ １ ℃ 。经推算 ，上述三 ５０ 种试 样 的热稳 定系 数分别 为 １６ １５ １０ ３ 、 ６ 、 ９ ，而钢 的热稳 定 系数仅 为 ７ 。镀铜钢 材料 的热稳 定系数至 ０ 少是钢 材料 的两倍 以上 。 ３ ）耐腐 蚀性 能
从根本上降低金属的腐蚀倾 向和腐蚀速率 ，达到抑制