郭軍科 于金山 盧立秋 蘇展

（天津市電力公司電力科學(xué)研究院 天津 300384）

電網(wǎng)容量和電壓等級(jí)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而日益擴(kuò)展，電力常用金屬材料如銅、鐵、鋁、鋅等，以及電力常見(jiàn)非金屬材料如地埋電纜、高分子聚合物、瓷材、混凝土基礎(chǔ)等，做為電力電源的主要輸變電設(shè)施組成部分在城市區(qū)域內(nèi)被廣泛使用。然而在社會(huì)經(jīng)濟(jì)和電力事業(yè)不斷發(fā)展的同時(shí)，嚴(yán)格的環(huán)保制度和排放要求并未能完全阻止社會(huì)對(duì)資源與能源的過(guò)渡利用開(kāi)發(fā)，大量廢水、廢渣、廢氣仍然被排放到水體、地下和空氣等自然環(huán)境中去，在給人們健康和生活帶來(lái)不便的同時(shí)，也對(duì)電力設(shè)施造成較大的腐蝕危害[1]。因?yàn)樵O(shè)備腐蝕所造成的電力安全隱患時(shí)刻威脅著電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，有數(shù)起這樣由于環(huán)境因素造成輸變電設(shè)施嚴(yán)重腐蝕的事例[2]。為了使電力設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)、持續(xù)發(fā)展，必須監(jiān)測(cè)和控制電網(wǎng)主要設(shè)備周邊自然環(huán)境因素的污染，并通過(guò)合理設(shè)計(jì)、改造或防腐手段來(lái)加強(qiáng)電力設(shè)施的防腐蝕能力。

1 環(huán)境腐蝕影響點(diǎn)分類及匯總

為了建立城區(qū)內(nèi)對(duì)主要電力設(shè)施產(chǎn)生影響的腐蝕源信息庫(kù)，確定環(huán)境腐蝕影響點(diǎn)并進(jìn)行匯總分析，第一步需要通過(guò)多種渠道和方式收集大型城區(qū)的污染源，全面掌握各類環(huán)境重要污染源的數(shù)量、行業(yè)和地區(qū)分布，主要污染物及其排放量、污染源周邊環(huán)境情況、污染治理設(shè)施運(yùn)行狀況、污染治理水平等情況；然后從電網(wǎng)輸變電設(shè)備地理信息系統(tǒng)中，選擇需要加以重點(diǎn)關(guān)注的變電站、地埋地理電纜和輸電線路，按照重要電網(wǎng)設(shè)施500m圓徑范圍，利用GPS定位坐標(biāo)技術(shù)，從第一步收集的環(huán)境污染源中尋找出對(duì)應(yīng)的腐蝕影響點(diǎn)。

由于電力金屬設(shè)備和材料有的裸露于大氣中，有的與土壤或水體直接接觸，它們被腐蝕的原因和機(jī)理也不盡相同。經(jīng)驗(yàn)表明[3]，銅、鐵、鋁、鋅、錫、鉛等各種金屬部件，與潮濕大氣中的硫化氫、二氧化硫、氨、氮氧化物和粉塵、NaCl海鹽粒子、酸性氯離子等物質(zhì)中的一部分會(huì)發(fā)生表面薄層電解液下的化學(xué)-電化學(xué)腐蝕過(guò)程；而埋于地下的鋼筋混凝土、接地引下線、接地主網(wǎng)、電力電纜等則可能受到土壤和水質(zhì)中的酸堿溶液、硫酸根離子、氯離子、有機(jī)溶劑、重金屬、微生物等條件中一種或幾種因素的腐蝕影響[4]，造成材料的損壞和設(shè)備的停運(yùn)，降低供電可靠性。因此根據(jù)調(diào)查匯總結(jié)果，把電網(wǎng)設(shè)備環(huán)境腐蝕影響點(diǎn)分為電鍍及金屬加工類、油品加工類、污水處理類、染料加工類、化學(xué)工業(yè)品制造類、造紙印刷類、涂料類、粉塵類、廢棄物和垃圾存放地九種類別，表格模型見(jiàn)表1。

表1 電網(wǎng)設(shè)備環(huán)境腐蝕影響點(diǎn)匯總表（模型）

2 建立城區(qū)腐蝕源污穢圖信息管理系統(tǒng)

大型城區(qū)各類重點(diǎn)污染源檔案和各級(jí)污染源信息數(shù)據(jù)庫(kù)，主要達(dá)到以下目標(biāo)要求：提供地區(qū)的地理背景圖，提供35kV及以上電壓等級(jí)的變電站、5kV及以上不同電壓等級(jí)的電力電纜、主要輸電線路、桿塔和重要的環(huán)境污染源的顯示；能夠提供這些重要污染源不同范圍內(nèi)土壤、大氣、水質(zhì)等情況的查詢，查詢污染源點(diǎn)500m范圍內(nèi)所包含的變電站和其他主要輸變電設(shè)施數(shù)量；對(duì)環(huán)境腐蝕影響點(diǎn)進(jìn)行不同污染類型的污染等級(jí)分類；能根據(jù)不同的污染源和不同的電力設(shè)備制定不同的腐蝕與防護(hù)處理措施并給出相關(guān)的建議，建立專家診斷分析系統(tǒng)；能根據(jù)污源點(diǎn)實(shí)際情況（大氣、土壤、水質(zhì)等情況），合理的選擇相應(yīng)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)建設(shè)需求并給出相關(guān)的建議；能夠根據(jù)建站地址統(tǒng)計(jì)該建站地址500m范圍內(nèi)不同污染類型、不同污染等級(jí)的污染源數(shù)量；能夠根據(jù)用戶的需求自定義大氣、土壤、水質(zhì)的測(cè)試項(xiàng)目；能夠根據(jù)用戶的需求自定義重要電網(wǎng)設(shè)施；能夠提供專業(yè)統(tǒng)計(jì)報(bào)表等。

系統(tǒng)基于GIS技術(shù)完成，根據(jù)軟件使用者對(duì)不同功能的需求，該系統(tǒng)的軟件體系架構(gòu)采用C/S兩層結(jié)構(gòu)和B/S三層結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方案。C/S結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)污源點(diǎn)的編輯和污源點(diǎn)基本信息的維護(hù)，供專業(yè)人員維護(hù)污源點(diǎn)的數(shù)據(jù)；B/S結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電纜腐蝕源污穢圖的管理，用戶是所有擁有相應(yīng)權(quán)限的人員，為數(shù)眾多，是系統(tǒng)使用人員的主體。

腐蝕源污穢圖信息管理系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的框架包含兩部分：污染源維護(hù)子系統(tǒng)和web管理子系統(tǒng)，見(jiàn)圖1。

2.1 污染源維護(hù)子系統(tǒng)

污染源維護(hù)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)污染源和污染源信息的維護(hù)工作，主要功能有：（1）地圖功能，如顯示地理背景，包括污染源、電纜、變電站、線路等位置，具有縮放、前后進(jìn)、漫游等一些常用的圖形操作功能。（2）污染源和污染源土壤、水質(zhì)、大氣信息的維護(hù)和調(diào)整。（3）系統(tǒng)維護(hù)，包括測(cè)試項(xiàng)目增減、項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)方法、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和增加、刪除等。

2.2 Web 管理子系統(tǒng)

web管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)污染源信息的發(fā)布、信息統(tǒng)計(jì)、污染源信息的高級(jí)查詢、分析功能，初始頁(yè)面見(jiàn)圖2。主要內(nèi)容有：（1）污染源信息屬性查詢顯示，有圖形上拉框選中查詢和樹(shù)形列表列出兩種方式。（2）污染源信息高級(jí)查詢：查詢污染源某個(gè)指定范圍內(nèi)的變電站；查詢變電站某個(gè)指定范圍內(nèi)的污染源。（3）污染源屬性統(tǒng)計(jì)：污染源基本情況統(tǒng)計(jì)。（4）分析功能：對(duì)不同的污染類型、不同的污染等級(jí)、不同的電網(wǎng)設(shè)施給出防腐處理方案的提示和相關(guān)建議。（5對(duì)擬建或新建變電站提供技術(shù)支持：根據(jù)變電站建站地址某個(gè)范圍內(nèi)不同污染等級(jí)污染源的數(shù)量，提示建站需要進(jìn)一步采用的試驗(yàn)方法和其它建議。（6）系統(tǒng)維護(hù)和權(quán)限管理。

圖1 腐蝕源污穢圖信息管理系統(tǒng)框架圖

圖2 信息管理系統(tǒng)Web管理子系統(tǒng)

3 城區(qū)腐蝕源污穢圖信息管理系統(tǒng)的作用

腐蝕源污穢圖信息管理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)大型城市城區(qū)進(jìn)行有效污染點(diǎn)區(qū)域情況分析，對(duì)電力設(shè)施周圍環(huán)境因素的檢測(cè)分析功能，依據(jù)腐蝕源對(duì)不同電網(wǎng)材料的腐蝕影響，提出對(duì)策措施制定出合理方案，其最重要的作用體現(xiàn)在基建工程方面。在相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，也明確對(duì)變電站選址腐蝕源問(wèn)題提出要求。如DL5056《變電站總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》指出[5]：“針對(duì)所址附近有污染源的變電所進(jìn)行總體規(guī)劃應(yīng)遵循的原則：對(duì)于不同性質(zhì)的污染源對(duì)變電所的影響程度和應(yīng)保持的距離要求，在選擇所址時(shí)應(yīng)予考慮與確定，在進(jìn)行總體規(guī)劃時(shí)，只能根據(jù)污染源性質(zhì)和風(fēng)向，盡量避開(kāi)其不利影響，減輕對(duì)所區(qū)環(huán)境的污染?！痹贒L5170《變電所巖土工程勘測(cè)技術(shù)規(guī)程》中提到[6]：“所址不宜設(shè)在大氣嚴(yán)重污穢地區(qū)和嚴(yán)重鹽霧地區(qū)，必要時(shí)，應(yīng)采取防污染措施。對(duì)所址土壤及地下水的腐蝕檢測(cè)。”

腐蝕源污穢圖信息管理系統(tǒng)能夠根據(jù)擬建站的地址查詢分析待建站地址范圍內(nèi)不同污染類型、不同污染等級(jí)的污染源信息，防止新建變電站的誤選址，為擬建變電站和線路走向提供翔實(shí)數(shù)據(jù)，為設(shè)備材料選型和系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考，在電力設(shè)施基建工作開(kāi)展前做出對(duì)策方案，可以防止投運(yùn)后貴重設(shè)備因腐蝕問(wèn)題、防腐措施不當(dāng)造成非計(jì)劃停運(yùn)和經(jīng)濟(jì)損失。

4 結(jié)語(yǔ)

4.1 環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)采集，獲得原始性數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)，數(shù)據(jù)處理和綜合分析，獲得不同自然環(huán)境中的腐蝕規(guī)律，建立數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)材料腐蝕數(shù)據(jù)共享，為輸變電工程提供材料環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)服務(wù)。

4.2 環(huán)境腐蝕源污穢圖信息管理系統(tǒng)，以外部環(huán)境因素對(duì)電網(wǎng)主要設(shè)施產(chǎn)生腐蝕影響的角度出發(fā)，能實(shí)現(xiàn)從前期設(shè)計(jì)、基建施工、驗(yàn)收投產(chǎn)到穩(wěn)定運(yùn)行的全過(guò)程監(jiān)督檢測(cè)和評(píng)估。

4.3 大量環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)的積累，為合理選材和腐蝕行為預(yù)測(cè)提供依據(jù)。

[1]葉堤,趙大為,李娟,等.大氣污染對(duì)碳鋼的腐蝕影響研究[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2005,27（1）:80-83.

[2]李興,郭軍科.35kV室內(nèi)變電站銅材腐蝕的原因分析與對(duì)策[J].腐蝕與防護(hù).2004,24（3）:78-83.

[3]天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院.腐蝕與防護(hù)手冊(cè)（第二版腐蝕理論、試驗(yàn)及監(jiān)測(cè)）[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

[4]孫秋霞,材料腐蝕與防護(hù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2001.

[5]DL/T5056-2007變電站總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程.

[6]DL/T5170-2002變電所巖土工程勘測(cè)技術(shù)規(guī)程.