吳劍霞 李浪 李曉明 譙旭

摘要：由于接地網(wǎng)埋設(shè)在地下，面積大，對接地網(wǎng)的檢查、維護(hù)及翻修改造等操作困難，費(fèi)用巨大。當(dāng)前國內(nèi)尚沒有系統(tǒng)完備的接地網(wǎng)電氣連接故障點(diǎn)及腐蝕檢測方法，盲目地對接地網(wǎng)開挖檢查造成人力物力的大量耗費(fèi)。本文闡述了接地網(wǎng)的腐蝕機(jī)理，改善接地導(dǎo)體材料的耐腐蝕性能和防護(hù)措施，提出一套完整的土壤腐蝕等級和腐蝕檢測評價技術(shù)體系，從根本上延長接地網(wǎng)的使用壽命對電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：接地;輸電線路;防腐蝕

前言：目前，電力工程中接地材料普遍使用的是鍍鋅鋼、鍍銅鋼、扁鋼，對接地要求較高的地區(qū)會使用銅金屬材料。金屬材料除了在運(yùn)輸和施工方面難度較大以外，在不同的埋設(shè)土壤中也會出現(xiàn)不同程度的腐蝕造成接地電阻的增大。當(dāng)電力線路發(fā)生短路故障或遭受雷擊時，影響電力線路上短路電流或雷擊電流向遠(yuǎn)處的擴(kuò)散，從而對電力線路上連接的電力設(shè)備和人員的人身安全造成極大的危害。根據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計，當(dāng)電網(wǎng)事故是由接地系統(tǒng)故障引起時往往會引起局部電網(wǎng)的振蕩，有時也會造成局部電網(wǎng)的停運(yùn)。因此，接地系統(tǒng)的安全性和可靠性是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。

現(xiàn)行接地網(wǎng)腐蝕檢測技術(shù)

隨著電力工程的發(fā)展運(yùn)行，人們也逐漸開展了腐蝕檢測的技術(shù)研究，現(xiàn)如今國內(nèi)外具有代表性的接地網(wǎng)腐蝕檢測技術(shù)有以下幾種：

（1） 電阻測量法。電阻測量法是將接地網(wǎng)看作純電阻電路，通過接地引下線向接地網(wǎng)注入電壓并采集相應(yīng)的端口數(shù)據(jù)，通過計算得到相鄰的兩段接地網(wǎng)引線間的端口電阻，接著將端口電阻和接地網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)輸入特定軟件就會得到接地網(wǎng)的腐蝕程度和斷點(diǎn)情況。該方法過于依賴接地網(wǎng)導(dǎo)體之間電阻的測量，受地下線數(shù)量和位置的限制，且檢測過程中需要專業(yè)技術(shù)人員對測量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時調(diào)整，進(jìn)行多次測量，可操作性差，不便于推廣應(yīng)用。

（2） 磁場測量法。磁場測量法是由接地引下線向接地網(wǎng)注入一股較大的電流，根據(jù)電磁感應(yīng)理論，接地網(wǎng)會在地表形成磁場，通過磁場的特征便可判斷地網(wǎng)是否已被嚴(yán)重腐蝕或者斷裂，而后結(jié)合矩陣?yán)碚?、?shù)值計算及電路理論，采用一定的算法進(jìn)行故障求解。此種方法的弊端在于仿真、模擬實(shí)驗(yàn)的接地網(wǎng)規(guī)模小、幾何形狀簡單、假設(shè)的腐蝕點(diǎn)多為均勻分布，而變電站實(shí)際診斷中接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)往往難以獲取，導(dǎo)致該檢測方法工程實(shí)用性較差。

（3） 電化學(xué)測試法。電化學(xué)測試法是對接地網(wǎng)施加恒定階躍電流，同時記錄極化電位隨著時間變化的曲線，通過解析充電曲線得到表征接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)的極化阻力值。但應(yīng)用此方法需考慮腐蝕電化學(xué)檢測中測量傳感器的限流和雜散電流的干擾問題。韓磊等[38]開發(fā)了適合現(xiàn)場應(yīng)用的便攜式快速檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的限流探頭解決了電流分布的問題，數(shù)據(jù)的濾波和擬合處理可以消除噪聲干擾以及土壤電阻的影響，并且在一些發(fā)電廠和變電站的檢測中取得了良好的結(jié)果。

電化學(xué)腐蝕檢測法理論分析

電化學(xué)的極化分析和建立仿真模型是分析土壤對接地體腐蝕影響因素和防護(hù)方法研究的基礎(chǔ)。從各土壤環(huán)境本身的理化特性出發(fā)，通過離子色譜分析法測定;等離子體放射測定和pH的測量方法，可以比對目前土壤成分中所包含的的元素數(shù)量對這個環(huán)境的土壤腐蝕性評估的重要性，再結(jié)合電化學(xué)理論對土壤腐蝕等級的評估做進(jìn)一步的深入劃分。

通過電化學(xué)工作站，可以有效探究不同土壤等級環(huán)境下的接地體腐蝕狀態(tài)，通過comsol仿真搭建物理模型，建立對應(yīng)的物理場，可以有效分析計算各個條件下的接地體本身腐蝕特點(diǎn)，有效驗(yàn)證腐蝕防護(hù)措施的可行性;從實(shí)際角度出發(fā)，結(jié)合防腐劑保護(hù)法、電化學(xué)保護(hù)法以及涂覆層保護(hù)法等，針對不同環(huán)境的腐蝕特性，建立差異化的結(jié)構(gòu)施工方案，切實(shí)保護(hù)接地體的耐腐蝕運(yùn)行。

對于腐蝕的檢測來講，近幾年的電化學(xué)腐蝕檢測法相對比較成熟，以三電極測量系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用控制電流的測量方法，得出被測電極的極化電阻，繼而求出腐蝕深度，通過腐蝕深度參量表征接地體腐蝕狀態(tài).通過分析腐蝕深度對地網(wǎng)接地電阻影響，發(fā)現(xiàn)腐蝕導(dǎo)致接地體產(chǎn)生附加電阻從而影響接地體的有效接地電阻值，進(jìn)而破壞接地網(wǎng)的接地狀態(tài)。最后通過搭建實(shí)際土壤模型進(jìn)行腐蝕深度測量實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與利用稱重法所得結(jié)果進(jìn)行對比.對比結(jié)果可以準(zhǔn)確地測量接地體腐蝕深度參數(shù)，并能夠很好地反映接地體腐蝕狀況。

石墨基柔性接地裝置用接地引下線電化學(xué)腐蝕檢測方案

1、石墨基接地裝置用金屬引下線腐蝕情況勘察與分析

（1）基于桿塔輸電線路，勘察該線路桿塔的接地裝置現(xiàn)場使用情況;

（2）記錄所有勘察點(diǎn)的接地裝置使用年限、是否發(fā)生腐蝕、腐蝕狀態(tài)以及腐蝕部位;

（3）收集各地區(qū)土壤成分樣品，進(jìn)行理化性質(zhì)分析，初步劃分土壤腐蝕等級。

2、新型石墨基柔性防雷接地網(wǎng)金屬引下線腐蝕機(jī)理方面研究

（1）通過相應(yīng)的試驗(yàn)，模擬對應(yīng)試驗(yàn)條件，探究石墨基金屬引下線的腐蝕機(jī)理;

（2）建立仿真系統(tǒng)，搭建對應(yīng)物理場，將進(jìn)一步探究影響石墨基柔性接地體的關(guān)鍵因素;

3、石墨基柔性防雷接地網(wǎng)金屬引下線腐蝕防治工程技術(shù)研究及防護(hù)關(guān)鍵措施研究;

（1）基于腐蝕機(jī)理的研究基礎(chǔ)，從石墨基柔性接地體本身出發(fā)，提出相應(yīng)的腐蝕防護(hù)措施方案;

（2）驗(yàn)證各腐蝕防護(hù)方案的有效性以及可行性，推出差異化施工技術(shù)。

4、主要研究內(nèi)容及施工方案，（評價技術(shù)）施工差異化的要求，提出更為有效的檢測技術(shù)方法

（1）對差異化施工方案進(jìn)行評估，提出相關(guān)要求;

（2）在理論研究的基礎(chǔ)上，通過與實(shí)踐相結(jié)合，提出一個有效可行的接地體腐蝕檢測技術(shù)方案。

結(jié)語

綜上所述，依據(jù)土壤成分劃分土壤腐蝕等級，利用電化學(xué)工作站和COMSOL仿真建立等效模型，在模型的基礎(chǔ)上模擬不同環(huán)境下的接地網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，建立腐蝕模型體系，提出腐蝕防護(hù)措施，利用三電極體系測量極化電阻，對比表征腐蝕狀態(tài)，達(dá)到腐蝕檢測的目的，為輸電線路接地體防護(hù)提供技術(shù)支撐。同時，從接地網(wǎng)本身的結(jié)構(gòu)和運(yùn)營情況，提出桿塔輸電線路接地體腐蝕的檢測方案，為輸電線路接地安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

參考文獻(xiàn)

[1]熊鴻建，王繼成，李延龍，王華楠，陸雪峰.電力系統(tǒng)接地網(wǎng)腐蝕檢測技術(shù)研究[J].電子設(shè)計工程，2019，20（10）：59-61.

[2]李學(xué)騰.基于電化學(xué)的接地網(wǎng)腐蝕檢測方法研究[J].電子設(shè)計工程，2019，10（05）：56-58.

作者簡介

吳劍霞（1985.6.8），性別：女;籍貫：貴州六盤水;民族：漢;學(xué)歷：本科;職稱：中級工程師、中級政工師、中級經(jīng)濟(jì)師;研究方向：電學(xué)