楊永超(西北電建監(jiān)理公司,西安 710032)

火力發(fā)電廠施工中的接地網(wǎng)腐蝕分析

楊永超
(西北電建監(jiān)理公司,西安 710032)

本文論述了在施工過程中發(fā)現(xiàn)的接地網(wǎng)腐蝕，并重點(diǎn)對其原因進(jìn)行分析，進(jìn)而提出施工優(yōu)化建議。

火力發(fā)電廠;施工;接地網(wǎng);腐蝕分析;防護(hù)

1 工程概況

陜西府谷清水川電廠二期工程(2×1000MW)燃煤空冷超超臨界發(fā)電機(jī)組位于陜西省府谷縣北約20km處，是陜西省在建的裝機(jī)容量最大的燃煤空冷發(fā)電機(jī)組。

該工程設(shè)計(jì)的接地裝置主要包括防雷接地、防靜電接地和保護(hù)用接地。防雷接地裝置的作用主要是將雷電流引向大地，防止直擊雷和感應(yīng)雷造成的人身設(shè)備損害；保護(hù)接地主要用于設(shè)備外殼等的接地，防止設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞時(shí)設(shè)備外殼帶電，防靜電接地主要防止人員操作設(shè)備時(shí)隨身的靜電對電子設(shè)備產(chǎn)生的損害。

2 問題的提出

在我國，防雷接地網(wǎng)的主體一般為熱鍍鋅扁鋼焊接而成的接地網(wǎng)。本工程接地網(wǎng)設(shè)計(jì)使用壽命為30年，但在該工程的施工過程中，由于地下管道施工需要二次開挖，主接地網(wǎng)扁鋼局部挖出后，經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，部分位置挖出的接地扁鋼腐蝕情況較為明顯。接地網(wǎng)是否能發(fā)揮作用，對發(fā)電廠人員和設(shè)備安全運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用，因此有必要對該問題做詳盡的探討。

3 接地裝置的腐蝕環(huán)境分析

接地網(wǎng)的主要接觸介質(zhì)為土壤，而土壤是一個(gè)復(fù)雜體系，由氣、液、固三種狀態(tài)的物質(zhì)組成，隨著溫度、氣候、季節(jié)等環(huán)境因素的變化，土壤的電阻率，氧化還原電位，含水率，pH值，透氣性等特性也會隨之產(chǎn)生相應(yīng)改變；同時(shí)土壤中進(jìn)行的的微生物活動(dòng)，雜散電流都是引起接地裝置腐蝕的因素。

3.1 影響土壤腐蝕性的環(huán)境因素

（1）土壤電阻率。土壤電阻率是土壤特性最基本的指標(biāo)，通過土壤電阻率，可以確定土壤的腐蝕參數(shù)。根據(jù)我國的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)土壤電阻率小于20歐姆*米時(shí)，土壤的腐蝕性為強(qiáng)，當(dāng)土壤電阻率處于20~50歐姆*米之間時(shí)，土壤的腐蝕性為中等，當(dāng)土壤電阻率大于50歐姆*米之間時(shí)，土壤的腐蝕性較弱。

（2）土壤含水量。土壤中的水是一種電解液，是引起電化學(xué)腐蝕的前提。

（3）土壤的pH 值。土壤的pH 值表征土壤酸堿性，pH值影響化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的強(qiáng)弱。酸性土壤對金屬的腐蝕性較強(qiáng)，中、堿性土壤對金屬的腐蝕性較弱。

（4）土壤含氧量。土壤的含氧量是影響鋼鐵腐蝕的重要因素，除強(qiáng)酸性土壤外，鋼鐵在土壤中的腐蝕過程主要受下列陰極反應(yīng)影響：O2+2H2O+4e-→ 4OH-。含水量和含氧量較高的土壤，對鋼鐵的腐蝕性更嚴(yán)重。同時(shí)，由于土壤密實(shí)度不同，氧氣的滲透率也不同，如砂土中含氧量較高，黏土中的含氧量較低。同一套接地系統(tǒng)，不同部位含氧量不同，會發(fā)生濃度差腐蝕，濃度差腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕，屬于宏觀腐蝕。

（5）含鹽量。土壤含鹽量越高，土壤的腐蝕性越強(qiáng)。同時(shí)土壤中各種離子也是金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的必要介質(zhì)。

（6）其他因素。 溫度、微生物對本工程的接地腐蝕分析無太大意義，而施工中的接地裝置腐蝕與雜散電流無關(guān)，因此這三個(gè)因素在本文中不做分析考慮。

3.2 影響接地腐蝕的人為因素

施工中發(fā)生的影響接地腐蝕的人為原因包括：（1）接地掩埋深不夠，容易發(fā)生吸氧腐蝕。（2）回填土質(zhì)不均勻，回填材料不合格，不同部位的介質(zhì)差異造成宏觀腐蝕。（3）接地裝置的焊接防腐處理不當(dāng)，造成局部腐蝕過快。（4）接地引下線等部位未做過渡防腐措施，未刷防腐涂料。

4 接地裝置防腐措施

工程中常用的接地防腐蝕措施有：①從接地材料主體解決問題，如通過加大截面積、更換接地材質(zhì)或使用復(fù)合材料等②采用電化學(xué)保護(hù)的方法。比較典型的方法就是“陽極犧牲法”；③采用物理保護(hù)。如國外廣泛采用的涂刷導(dǎo)電防腐涂料，就是一種較為實(shí)用的物理保護(hù)技術(shù)。

對比國內(nèi)外一些案例發(fā)現(xiàn)：接地扁鋼的熱鍍鋅技術(shù)，對延緩接地腐蝕的效果非常不理想，一般情況下1~3年，鍍鋅層便腐蝕殆盡。而“陽極犧牲法”是一種較為成熟可靠的技術(shù)，該技術(shù)具有投資少，施工簡便，保護(hù)完全并能消除雜散電流危害和降低接地電阻等優(yōu)點(diǎn)，使用該技術(shù)后，接地的可用壽命延長到30年以上。

根據(jù)本工程情況，接地網(wǎng)設(shè)計(jì)考慮使用了較為符合實(shí)際情況的防腐方法，即使用了較大截面的的60mm×8mm碳鋼為接地主材，要求對碳鋼表面做熱鍍鋅處理。同時(shí)在接地網(wǎng)上安裝鎂合金陽極犧牲極，作為陰極保護(hù)，設(shè)計(jì)防腐蝕方案較為完備。

5 結(jié)論及對接地施工的建議

5.1 接地網(wǎng)局部腐蝕較為嚴(yán)重可考慮有如下因素

（1）局部土壤pH偏差值較大，導(dǎo)致產(chǎn)生較強(qiáng)的化學(xué)腐蝕。

（2）局部土壤濕度、含鹽量、含氧量等偏差值較大，產(chǎn)生了宏觀電化學(xué)腐蝕。

（3）接地外露部分和地埋部分氧濃度差異，造成氧濃度差腐蝕，即局部電化學(xué)腐蝕。

根據(jù)現(xiàn)場勘查情況來看，即使是腐蝕較為嚴(yán)重的部位，其腐蝕總厚度也遠(yuǎn)小于《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊》所規(guī)定的允許腐蝕厚度，即0.1~0.2mm/年。同時(shí)綜合現(xiàn)場情況：主接地網(wǎng)自施工完畢至今已接近三年。因此得出初步結(jié)論：施工中發(fā)現(xiàn)的接地扁鋼鍍鋅層腐蝕的情況屬于正常腐蝕范圍。經(jīng)建設(shè)單位對多處腐蝕較嚴(yán)重部位土壤取樣送檢，試驗(yàn)結(jié)果顯示：“土壤性質(zhì)未偏離設(shè)計(jì)允許的范圍?！币残纬闪藢υ摻Y(jié)論的支持。

5.2 筆者對接地網(wǎng)施工提出了如下建議,以減緩或避免人為原因造成的接地腐蝕加速

（1）接地網(wǎng)施工完成后，回填用土的化學(xué)性質(zhì)應(yīng)相同或相近，回填時(shí)應(yīng)使用施工機(jī)械將回填土均勻夯實(shí)，使接地網(wǎng)各部位介質(zhì)性質(zhì)相近，密度均勻，減弱宏觀電化學(xué)腐蝕。

（2）二次開挖時(shí)，應(yīng)注意盡量減少或避免接地網(wǎng)暴露在水中或潮濕的泥土中的時(shí)間。

（3）局部腐蝕嚴(yán)重可考慮換土回填和重新安裝接地裝置，同時(shí)涂刷防腐，需要涂刷的面積較大時(shí)，為了不增大接地電阻，影響接地網(wǎng)運(yùn)行時(shí)接地電流擴(kuò)散，應(yīng)涂刷導(dǎo)電防腐涂料。

[1]司振朝.變電站接地網(wǎng)的腐蝕與防護(hù)[M].

[2]中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會.自然環(huán)境的腐蝕與防護(hù)—大氣,海水,土壤[M].化學(xué)工業(yè)出版社,1997.