張鵬，姜梅，李煒，高世剛，何巍

（國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，甘肅　蘭州　730050）

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750kV線路鐵塔腐蝕原因分析與防治措施

張鵬，姜梅，李煒，高世剛，何巍

（國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，甘肅蘭州730050）

〔摘 要〕介紹了某750kV線路鐵塔塔材及金具被腐蝕的情況；通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了被腐蝕塔材的污穢成分，探究了該750kV線路鐵塔塔材及金具被腐蝕的原因；最后從環(huán)評(píng)階段、設(shè)計(jì)階段、初期運(yùn)行階段對(duì)新建輸變電工程提出了預(yù)防措施，并對(duì)已運(yùn)行且長(zhǎng)期暴露于大氣環(huán)境中的輸變電設(shè)備提出了治理措施。

〔關(guān)鍵詞〕輸電線路；鐵塔；金具；腐蝕

0　 引言

隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的容量也不斷增大，輸電電壓等級(jí)也相應(yīng)地由高壓向超高壓、特高壓迅速發(fā)展，輸電方式也由單一的交流輸電向交、直流聯(lián)網(wǎng)輸電發(fā)展，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行成為電力行業(yè)工作的重中之重。并且，由于城鄉(xiāng)工業(yè)的發(fā)展，化工、煤炭、鋼鐵、水泥等工業(yè)也日益飛速發(fā)展起來(lái)，導(dǎo)致大氣及土壤環(huán)境日趨惡化，污染加重。

電力工業(yè)的發(fā)展以及局部地區(qū)大氣污染的加劇，導(dǎo)致因電力設(shè)備腐蝕而引起的結(jié)構(gòu)失效問(wèn)題越來(lái)越值得重視。特別在重污染地區(qū)，由于化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致輸電鐵塔及其金具、導(dǎo)線的使用周期縮短，每隔2-3年就需要對(duì)桿塔進(jìn)行防腐涂裝處理，有的甚至需要整體更換，不僅浪費(fèi)了大量人力物力，也存在引發(fā)安全事故的隱患。

1　線路腐蝕情況及污穢成分分析

1.1線路腐蝕情況

某750kV輸電線路自正式帶電投運(yùn)以來(lái)，不到1年的時(shí)間，在線路巡視中，就發(fā)現(xiàn)煙沙Ⅰ線300-315號(hào)、煙沙Ⅱ線298-313號(hào)區(qū)段線路的鐵塔塔材及金具有不同程度的腐蝕和氧化發(fā)黑現(xiàn)象。經(jīng)對(duì)附近環(huán)境狀況調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該750kV煙沙I線308號(hào)塔左側(cè)約1 000 m處有1個(gè)釩礦冶煉廠，其在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)排放大量廢氣和煙塵。

1.2污穢成分分析

1.2.1實(shí)驗(yàn)方法

為研究塔材被腐蝕的原因，對(duì)塔材上的污穢物進(jìn)行定量化學(xué)分析。實(shí)驗(yàn)采用離子交換色譜、原子吸收等相結(jié)合的方法，對(duì)污穢成分中的陰、陽(yáng)離子進(jìn)行了分析。

（1）實(shí)驗(yàn)所用主要儀器如表1所示。

表1　實(shí)驗(yàn)主要儀器

（2）離子色譜分析條件。陰、陽(yáng)離子成分分析采用戴安（中國(guó)）有限公司生產(chǎn)的ICS-1100離子色譜儀，其色譜分析條件如表2所示。

表2　離子色譜分析條件

（3）原子吸收分光光度計(jì)分析條件。重金屬離子成分分析采用美國(guó)瓦里安（中國(guó)）有限公司生產(chǎn)的220FS原子吸收分光光度計(jì)，其分析條件如表3所示。

表3　分光光度計(jì)分析條件

1.2.2塔材污穢成分分析結(jié)果

對(duì)該750kV煙沙Ⅰ線303號(hào)塔取下的一段塔材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，結(jié)果分別如表4及表5所示。

表4　污穢的鹽密、灰密

表5　污穢離子成分分析

由表4可知，在該750kV煙沙線運(yùn)行不到1年的時(shí)間里，塔材上的灰密僅為0.000 9 mg/ cm2，數(shù)值較小，但等值鹽密和電導(dǎo)率則分別為0.192 mg/cm2及1 519 μs/cm，數(shù)值均較大；說(shuō)明塔材受可溶性鹽的污染程度較高。

由表5可知，鐵塔表面污穢成分陰離子中Cl-的濃度明顯占優(yōu)，其次是SO42-；陽(yáng)離子中Zn2+、Ca2+和Na+的濃度明顯偏大；以上離子是導(dǎo)致等值鹽密及電導(dǎo)率偏高的主要原因。

2　線路腐蝕原因分析

基于釩礦的成礦特點(diǎn)，傳統(tǒng)提釩方法主要有如下5種：

（1）高溫直接浸出法；

（2）鈉化法；

（3）鈣化法；

（4）無(wú)鹽焙燒酸浸法；

（5）無(wú)鹽焙燒堿浸法。

據(jù)相關(guān)資料顯示，在石煤礦中，釩主要以V3+存在于云母晶格中，因此石煤提釩一般需經(jīng)礦石破碎→烘干→球磨→焙燒等預(yù)處理階段，而后經(jīng)過(guò)酸或堿浸出→萃取→反萃取→沉釩→煅燒等工序。鈉化法是在焙燒階段添加氯化鈉、硫酸鈉等鈉鹽，焙燒過(guò)程中由于鈉鹽分解產(chǎn)生大量Cl2和HCl等腐蝕性很強(qiáng)的有毒氣體，治理難度大，容易對(duì)周?chē)h(huán)境造成危害。而鈣化法提V2O5工藝流程則包括鈣鹽制球→酸浸→固液分離→萃取、反萃取或離子交換→沉淀→NH4VO3熱解等工序。

由以上工序可以看出，在釩的煉制過(guò)程中，需通過(guò)焙燒、酸浸取、壓力提釩等一系列工藝。在焙燒工藝段需添加鈉鹽、鈣鹽等無(wú)機(jī)鹽；在酸浸取工藝中需加強(qiáng)酸浸出后經(jīng)過(guò)閃蒸冷卻、萃取與反萃取等工藝過(guò)程。這些工藝過(guò)程會(huì)產(chǎn)生HCl、SO2等廢氣污染問(wèn)題。HCl易溶于水并形成鹽酸，SO2在氧化劑、光的作用下，能生成硫酸-硫酸鹽氣溶膠。由于鹽酸及硫酸均具有極強(qiáng)的腐蝕性，因此導(dǎo)致該750kV煙沙線的鐵塔、金具被嚴(yán)重腐蝕，影響線路安全運(yùn)行。

另外，冶煉廠排放的廢氣會(huì)隨著空氣的流動(dòng)附著在線路的絕緣子瓷瓶表面上，造成絕緣子上的等值鹽密增加。由于氯化物的溶解度遠(yuǎn)大于含Ca2+、Mg2+的硫酸鹽，當(dāng)絕緣子瓷瓶表面上的污穢量積累到一定程度，等值鹽密達(dá)到一定量時(shí)，在遇有大霧、陰濕等氣象條件時(shí)，含有大量氯化物的污穢層經(jīng)潤(rùn)濕后具有較強(qiáng)的導(dǎo)電性。因此，該750kV煙沙Ⅰ線300-315號(hào)、煙沙Ⅱ線298-313號(hào)區(qū)段存在絕緣子污閃事故的隱患。

3　防治措施

導(dǎo)致輸變電設(shè)備腐蝕的原因十分復(fù)雜，如氣候環(huán)境、材料選擇以及加工和防護(hù)工藝等，但多數(shù)是由于大氣環(huán)境污染所致。大氣環(huán)境污染導(dǎo)致的輸電線路腐蝕與污閃對(duì)電力系統(tǒng)的破壞是災(zāi)難性的，應(yīng)防患于未然；需深入研究改進(jìn)架空線路的防腐蝕及外絕緣水平，提出新的可靠防污技術(shù)。

防污工作是一個(gè)系統(tǒng)工程，應(yīng)從設(shè)計(jì)、設(shè)備、運(yùn)行維護(hù)、污穢鹽密監(jiān)測(cè)、污區(qū)劃分圖編制和修正等方面綜合考慮，結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以較小的投入獲得最優(yōu)的效果。因此，防治大氣環(huán)境污染對(duì)輸變電設(shè)備的影響應(yīng)遵循“預(yù)防為主，防治結(jié)合，綜合治理”的原則。

3.1預(yù)防措施

新建輸變電工程的前期和初期運(yùn)行階段應(yīng)采取以下措施。

（1）環(huán)評(píng)階段。除評(píng)價(jià)噪聲、電磁環(huán)境等污染對(duì)周?chē)h(huán)境的影響外，還應(yīng)評(píng)價(jià)周?chē)h(huán)境的大氣污染對(duì)工程的影響，尤其是附近工礦企業(yè)排放的特征污染物對(duì)輸變電設(shè)備的影響；對(duì)變電站的選址及線路路徑進(jìn)行可行性分析，若能避讓的盡量避讓?zhuān)瑹o(wú)法避讓的則提出安全防護(hù)距離。

（2）設(shè)計(jì)階段。線路設(shè)計(jì)除根據(jù)污區(qū)圖采用相應(yīng)的絕緣和防污措施外，還應(yīng)根據(jù)地區(qū)發(fā)展進(jìn)行有針對(duì)性和前瞻性的設(shè)計(jì)。采用強(qiáng)度高、耐腐蝕的塔材和金具及耐污閃、憎水性好的新型復(fù)合絕緣子。

（3）初期運(yùn)行階段。建議輸變電工程從運(yùn)行初期就做好設(shè)備鹽密和腐蝕等相關(guān)成分分析的記錄和整理，對(duì)設(shè)備材料、防護(hù)方法進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的分類(lèi)管理，以便為設(shè)備腐蝕防護(hù)和設(shè)備損壞預(yù)測(cè)及狀態(tài)檢修提供參考。

3.2治理措施

對(duì)已運(yùn)行且長(zhǎng)期暴露于大氣環(huán)境中的輸變電設(shè)備建議采取下列措施。

（1）加強(qiáng)污穢清掃工作及運(yùn)行巡視，開(kāi)展經(jīng)常性的測(cè)試等技術(shù)管理，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)展變電站腐蝕和污閃影響因素研究，正確繪制污穢等級(jí)區(qū)域圖，不斷了解線路經(jīng)過(guò)地區(qū)污穢等級(jí)的變化，并及時(shí)調(diào)整相應(yīng)的絕緣水平，涂刷防酸蝕的RTV涂料，提高塔材、金具及絕緣子的防污能力。

（2）對(duì)存在造成線路腐蝕及污閃隱患的廠礦，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系地方政府及環(huán)境保護(hù)部門(mén)對(duì)其進(jìn)行管理（關(guān)?；蛳奁谥卫恚?。對(duì)在輸電線路附近擬建、新建、擴(kuò)建存在線路污閃隱患的廠礦，應(yīng)禁止建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

1 郭軍科，盧立秋，宋卓，等.高壓輸電線路鐵塔的全化學(xué)防腐處理［J］.華北電力技術(shù)，2007，37（A01）：153-156，166.

2 張珣，熊惠萍，何美清.高壓輸電線路鐵塔電化學(xué)腐蝕特性研究［J］.合肥學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，16（B10）：13-16，35.

3 彭泉光，劉南生.北海地區(qū)沿海架空電力線路鐵塔及金具的腐蝕分析［J］.廣西電力技術(shù)，1991，14（4）：39-43.

4 張?jiān)?，范必威，林海玲，?含釩云母礦的鈉化焙燒工藝及機(jī)理探討［J］.礦產(chǎn)綜合利用，2000，21（4）：13-l7.

5 廖世明，柏談?wù)?國(guó)外釩冶金［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1985.

6 劉景槐，譚愛(ài)華.我國(guó)石煤釩礦提釩現(xiàn)狀綜述［J］.湖南有色金屬，2010，26（5）：11—14.

7 范才貴.從石煤沸騰爐渣酸浸液中溶劑萃取釩、鉬、鈾試驗(yàn)研究［J］.礦產(chǎn)綜合利用，1990，11（2）：4-7.

8 宋瑞炎.從高鈣質(zhì)煤灰渣中綜合回收釩、鉬、鈾的工藝探索［J］.礦產(chǎn)綜合利用，1981，2（2）：1-7.

9 周克華，陳基祿.某地含釩、鉬、褐鐵礦石的綜合利用［J］.礦產(chǎn)綜合利用，1981，2（Z1）：10-19.

10 朱靖，劉永光，王嶺.釩提取工藝研究進(jìn)展［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2011，27（6）：122-123.

收稿日期：2015-10-17。

作者簡(jiǎn)介：

張鵬（1983-），男，高級(jí)工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、電網(wǎng)環(huán)保等方面工作，email：wushu1983@163.com。

姜梅（1969-），女，高級(jí)工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、火電機(jī)組環(huán)保設(shè)施調(diào)試及電網(wǎng)環(huán)境保護(hù)監(jiān)督管理工作。

李煒（1981-），男，高級(jí)工程師，主要從事電力系統(tǒng)環(huán)境保護(hù)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、工程調(diào)試及環(huán)保技術(shù)監(jiān)督工作。

高世剛（1983-），男，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)及及電網(wǎng)環(huán)境保護(hù)監(jiān)督管理工作。

何?。?984-），男，工程師，主要從事電磁監(jiān)測(cè)研究工作。