寇凌云

摘 要：隨著我國電網(wǎng)逐漸向遠(yuǎn)距離、大容量、超高電壓方向的發(fā)展，社會公眾對于電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的要求愈來愈高，為了確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，提高供電可靠性，就需要設(shè)置相適應(yīng)的安全保護系統(tǒng)，接地網(wǎng)工程建設(shè)的質(zhì)量在其中是關(guān)鍵因素。而從目前變電站地網(wǎng)施工情況來看，主要存在地網(wǎng)腐蝕和接地電阻偏高的問題。基于此，本文對變電站地網(wǎng)施工所遇到的問題進行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：變電站地網(wǎng);腐蝕;接地電阻

電力系統(tǒng)安全運行的根本保證是發(fā)變電站良好的接地，它的作用有防雷接地、保護接地和工作接地。隨著電力系統(tǒng)輸電能力的增加，發(fā)生故障而由地網(wǎng)流散的電流會增大，由接地網(wǎng)的缺陷引發(fā)事故的風(fēng)險增大，人們越來越重視接地網(wǎng)的安全問題。接地裝置失效的重要形式是腐蝕，目前接地網(wǎng)腐蝕檢測問題并沒有完全解決，合理準(zhǔn)確檢測接地網(wǎng)的腐蝕狀況是接地網(wǎng)安全運行的發(fā)展方向，具有重要的學(xué)術(shù)價值和現(xiàn)實意義。

一、接地網(wǎng)腐蝕分析

（一）微電池腐蝕

微電池腐蝕是由于金屬成分、結(jié)構(gòu)和物理狀態(tài)不均勻或表面薄膜不完整造成的。金屬表面的微觀不均勻性導(dǎo)致金屬表面不同部位的電位差，從而形成了許多的微陰極區(qū)陽極區(qū)和微陰極區(qū)，在土壤中形成了腐蝕性微電池，從而導(dǎo)致了土壤對金屬的持續(xù)腐蝕。由于這一反應(yīng)并不能為人們所觀察到，而且微電池的反應(yīng)較弱，腐蝕均勻，在實踐中不會造成嚴(yán)重的危害。因此，在實踐中，人們主要關(guān)注的是宏電池腐蝕，這種腐蝕的危害更大。

（二）電壓分布不均勻

一般來說，整個電壓在地面網(wǎng)絡(luò)連接過程中均勻分布，分布較大的話會影響整體空壓，影響整體施工質(zhì)量，電流密度不均勻，截面不同，導(dǎo)電性也會有不同的問題。土壤對電阻率的整體分布也有一定的影響，志網(wǎng)和志網(wǎng)的連接也會產(chǎn)生電位差。

（三）對土壤環(huán)境把控不足

變電站選址越來越難，變電站施工受到嚴(yán)重限制，而在一些場地地形復(fù)雜，土壤分層明顯，各層土壤電阻率也大不相同。志網(wǎng)的精確設(shè)計以變電站場地土壤的精確測量和層次結(jié)構(gòu)模型的正確構(gòu)建為基礎(chǔ)，許多變電站設(shè)計部門沒有相關(guān)的基礎(chǔ)工作，只需進行簡單的短距離測量，或根本不測量，經(jīng)驗估計，給接地網(wǎng)設(shè)計帶來了很多盲星。

（四）微生物腐蝕

微生物群落大量存在于土壤中，日常進行生命活動的微生物對接地網(wǎng)所用碳鋼材料腐蝕產(chǎn)生的作用稱之為微生物腐蝕，這些腐蝕過程是在微生物生命活動參與下的腐蝕過程。微生物本身不與碳鋼發(fā)生作用，微生物生命活動的結(jié)果會影響腐蝕過程，其主要表現(xiàn)是微生物新陳代謝產(chǎn)物的腐蝕作用。電極反應(yīng)的動力學(xué)過程會被有些微生物生命活動影響，如在缺氧時硫酸鹽還原菌的存在，氫離子的還原是陰極反應(yīng)，氫原子是此過程產(chǎn)物;但氫過電位高，陰極上會被一層氫原子覆蓋，促進氫原子消耗是因為硫酸鹽還原菌的存在，去極化反應(yīng)在這種情況下依舊可以進行下去，故此硫酸鹽還原菌生命活動對陰極去極化過程起促進作用，會促進腐蝕反應(yīng)的順利進行。

二、變電站地網(wǎng)施工中問題的解決措施

（一）使用覆蓋層

應(yīng)用覆蓋層是防止金屬腐蝕最主要的方式。因為接地網(wǎng)具有放電能力，會過度降低接地網(wǎng)的電阻，因而不可采用絕緣材料。實踐中接地網(wǎng)往往使用鍍鋅層材料，但如果土壤腐蝕性較高，此種材料被腐蝕的速度很快，難以使用較長的時間。而且，如果覆蓋層出現(xiàn)針孔、破裂等狀況，將形成陰極大、陽極小的腐蝕電池，從而還會使得碳鋼產(chǎn)生局部腐蝕的現(xiàn)象，出現(xiàn)穿孔甚至斷裂。因而，對于具有強腐蝕性的土壤，覆蓋層不易起到有效保護的作用。而對于電壓等級較高的變電站接地網(wǎng)，因為接地網(wǎng)短路電流較強，對覆蓋層的厚度和功能需求較高，采用這一方式加以保護比較常見。但如果沒有妥善使用，這一方式不僅難以發(fā)揮作用，有時候還會產(chǎn)生更為嚴(yán)重的腐蝕問題。

（二）應(yīng)用黑色金屬

近年來我國工業(yè)化進程逐步加快，各項技術(shù)的先進性不斷提升，其中鋼材售價較低，獲取來源較廣，強度較高，是當(dāng)前接地網(wǎng)的重要應(yīng)用材料，但在實際應(yīng)用中受諸多因素影響，會產(chǎn)生不同程度的腐蝕問題，其中Fe的氫氧化物以及鐵鹽不具有保護作用，會加速腐蝕速率。其次，土壤基本組成、電流組成等都會影響局部腐蝕問題，在低氧狀態(tài)下，各類微生物作用會加速鋼材基本腐蝕速率。因此，當(dāng)前用于接地的鋼材通過涂層進行有效防護，使材料與土壤環(huán)境保持隔離狀態(tài)。目前在接地網(wǎng)材料中，鑄鐵合金應(yīng)用范圍較大，比如應(yīng)用于各類管道材料，目前地下土壤中鑄鐵結(jié)構(gòu)大多采用涂層輔以犧牲陽極的防護措施。

（三）降低電阻率

土壤電阻率對接地電阻有多大影響，必須明確土壤電阻率是否滿足系統(tǒng)的要求、壽命和配置?？碧街苓叚h(huán)境時，降低土壤電阻率需要采取以下有效措施：1）及時更換影響電阻率的原土，可以變成沙子或黑土。2）采用深度接地方法，在整個場景設(shè)計過程中，電阻率與埋藏的深度成反比。為了降低電阻率和確保設(shè)計的效果，可以通過將深層土地深入地層和埋設(shè)地方的方法，選擇地下水更多的地區(qū)。3）應(yīng)用化學(xué)方法在接地土壤中混合渣，降低土壤電阻率。4）現(xiàn)行環(huán)境對地面網(wǎng)施工可能有很大影響，因此在設(shè)計施工方案之前，要勘探周圍地質(zhì)狀況，獲取信息資料，考慮到影響建設(shè)項目的所有因素，如土壤結(jié)構(gòu)、氣候、土壤等，這些都會對地面網(wǎng)的形狀產(chǎn)生一定程度的影響。

（四）陰極保護

這種方法屬于電化學(xué)保護，在被腐蝕的金屬結(jié)構(gòu)表層施加電流，之轉(zhuǎn)化為陰極，減少由于腐蝕所造成的電子遷移，從而起到保護作用。這種方法具體可以分為兩類：外加電流法和犧牲陽極法。前者是借助外接直流電源和輔助陽極把電子由土壤里導(dǎo)入被保護金屬中，使其結(jié)構(gòu)電位比周邊更低，由此防止腐蝕。因為輸出保護電流可以調(diào)節(jié)，使用這種方法可以實現(xiàn)保護電流密度的要求。而后者則是把具有更多負(fù)電位和鋅等的金屬電連接到受保護的金屬結(jié)構(gòu)上，并在同一電解質(zhì)中，通過不斷地溶解和消耗電負(fù)性金屬或合金，金屬上的電子被轉(zhuǎn)移到受保護的金屬上，并向受保護的金屬提供保護電流以使金屬接合，從而起到保護作用。

（五）適當(dāng)擴大鋼接地體截面積，強化陰極保護

在接地體應(yīng)用過程中，要對其應(yīng)用時間產(chǎn)生的腐蝕量進行分析，基于設(shè)計不斷擴大接地體截面積，補充材料的抗腐蝕性。但是隨意擴大截面積會消耗較大的材料應(yīng)用成本，還會導(dǎo)致運輸、施工、加工消耗成本增加。其次，當(dāng)各類接地體表面產(chǎn)生的各類腐蝕性產(chǎn)物導(dǎo)電作用較差時，會導(dǎo)致接地電阻值不斷增大，對接地網(wǎng)散流能力產(chǎn)生較大影響。在電化學(xué)防護措施應(yīng)用過程中，陰極保護應(yīng)用范圍較廣，常用的方法主要有犧牲陽極法與外加電流法。其中外加電流法就是通過金屬進行保護，電流可調(diào)性保護范圍較大。

（六）地網(wǎng)施工質(zhì)量的控制

有效地管理整體施工質(zhì)量，在建設(shè)地面網(wǎng)絡(luò)之前，企業(yè)相關(guān)專業(yè)人員到施工現(xiàn)場對周圍環(huán)境進行現(xiàn)場調(diào)查，詳細(xì)分析地質(zhì)情況，事先做好適當(dāng)?shù)念A(yù)防準(zhǔn)備。同時在施工過程中要選擇監(jiān)理檢查工作、地下布線工作、一般焊接方法，并注意焊接是否符合程序要求。

三、結(jié)束語

為了使變電站安全穩(wěn)定運行，進而保證整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，應(yīng)加強對變電站建設(shè)電氣接地網(wǎng)項目建設(shè)。在施工之前，做好周圍環(huán)境的勘測工作。設(shè)計、驗收以及維護好整個施工工作，保證設(shè)備運行的有效性與安全性。

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