王國斌

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司供用電分公司，山西 介休 032000）

0 引言

輸電線路按照電能性質(zhì)可分為交流輸電線路和直流輸電線路；按照電壓等級可以分為輸電線路和配電線路；按照形式可分為架空線路和電纜線路。根據(jù)不同的工程需求會采用不同的輸電線路安裝方式，比如遠(yuǎn)距離輸電線路通常采用假設(shè)在地面之上的架空輸電線路，其他的工程一般會選擇輸電電纜，可最大限度避免自然災(zāi)害。然而，無論是哪種輸電線路，均容易受到外部環(huán)境的威脅，造成輸電線路的腐蝕問題，進(jìn)而影響電力輸送的可靠性，甚至發(fā)生人員傷亡事故。而這其中最易遭到腐蝕的部分就是接地裝置，因此，避免接地裝置的腐蝕則成為保證輸電線路安全送電的關(guān)鍵，而分析其腐蝕原因并提出相應(yīng)的應(yīng)對措施就成為目前急待解決的問題。鑒于此，本文針對目前國內(nèi)輸電線路接地裝置發(fā)生腐蝕的原因進(jìn)行淺析，研究其影響因素，探討目前存在的問題，研究相應(yīng)的改進(jìn)措施并對未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行展望，以期為未來電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行奠定理論基礎(chǔ)。

1 輸電線路接地裝置發(fā)生腐蝕問題的原因

1.1 輸電線路接地裝置的作用

接地裝置是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，與電力輸送可靠性和安全性密不可分。在接地裝置中，被稱作接地體的是與大地直接相連的部分，通常是金屬導(dǎo)體，具有良好的導(dǎo)電作用。接地裝置的作用主要是保護(hù)電力輸送的可靠性與人身的安全性，通?？梢罁?jù)其作用分為如下3 類：

（1）在電力系統(tǒng)中利用大地作為導(dǎo)線，以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行所進(jìn)行的接地，稱之為工作接地，比如供電系統(tǒng)中常用的變壓器中性點(diǎn)接地。

（2）將電氣裝置外殼及其他由絕緣體包裹的金屬部分進(jìn)行接地，避免當(dāng)絕緣體發(fā)生破壞時，發(fā)生不必要的安全事故，稱之為保護(hù)接地或者安全接地。比如發(fā)電機(jī)等電氣設(shè)備的外殼接地，主要目的是避免觸電。

（3）安裝過電壓保護(hù)裝置的金屬接地，比如避雷器的接地、避雷針的接地等，其主要目的是防止惡劣天氣如雷擊對輸電線路造成的損害，也避免了觸電事故的發(fā)生，通常也稱之為過電壓保護(hù)接地，當(dāng)遭遇雷擊時，可以向大地釋放電流，保證輸電線路的安全運(yùn)行。

而在這其中，作為接地裝置主要指標(biāo)之一的就是接地電阻，因此提高接地電阻的安裝水平就顯得尤為重要。顯而易見，當(dāng)電流經(jīng)過接地裝置時，接地電阻勢必會發(fā)生發(fā)熱的現(xiàn)象，導(dǎo)致接地電極發(fā)生點(diǎn)位升高的現(xiàn)象，從而引起接地裝置發(fā)生燒毀。這一方面無法保證正常運(yùn)行，另一方面也會引起電流在大地表面隨意流動，進(jìn)而引發(fā)觸電事故的發(fā)生。

雖然我國科技化水平不斷提高，但目前針對輸電線路接地裝置的研究尚不成熟，對于國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的掌握也并不全面，接地裝置安裝技術(shù)與相關(guān)專業(yè)人員還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到世界先進(jìn)水平的要求，仍存在缺陷與不足。

輸電線路接地裝置需要考慮多方面因素，近年來，隨著我國現(xiàn)代化水平的不斷提升，遠(yuǎn)距離輸電線路的增加也進(jìn)一步增大了輸電線路的難度，相應(yīng)提高了輸電線路接地裝置的設(shè)置要求。因此，在輸電線路接地裝置設(shè)置過程中，電力企業(yè)相關(guān)工程人員須結(jié)合工程實際，在確保輸電線路可靠性與穩(wěn)定性的前提下，采取有效、合理的接地裝置設(shè)置方式，提高接地裝置可靠性，保證輸電線路在長期運(yùn)行的情況下，接地裝置可以有效地發(fā)揮其作用，確保工程的順利進(jìn)行以及防護(hù)安全。

1.2 輸電線路接地裝置發(fā)生腐蝕的種類

由上文所述，輸電線路接地裝置由于長期暴露于惡劣的地下環(huán)境中，極易發(fā)生腐蝕問題，進(jìn)而導(dǎo)致接地電阻升高的現(xiàn)象發(fā)生，影響輸電線路運(yùn)行安全。其發(fā)生腐蝕的種類主要包括2 類：①外界環(huán)境，如土壤、電流等方面的腐蝕，需要通過改善接地裝置防腐材料來進(jìn)行減小。②由于工程人員的工作失誤導(dǎo)致的人為原因，這一類需要工程作業(yè)人員在日常操作中最大限度地進(jìn)行避免。

針對第一類腐蝕種類，還可以歸結(jié)為3 方面原因：①由土壤自身的性質(zhì)引起的接地裝置腐蝕，比如土壤的酸堿度、電阻率、含水量、透氣度等都會對接地裝置造成一定影響。②接地裝置的材料屬性，比如雜質(zhì)不合規(guī)范、降阻劑的使用等，從而引發(fā)電化學(xué)腐蝕。③由于龐大的工程量，引起的電流腐蝕。

由此可見，輸電線路接地裝置的腐蝕種類繁多，須根據(jù)實際情況分析腐蝕原因并提出相應(yīng)的防腐措施。

1.3 輸電線路接地裝置發(fā)生腐蝕的部位

經(jīng)過長時間的輸電線路接地裝置腐蝕案例分析，通常情況下，接地裝置易發(fā)生腐蝕的部位包括接地裝置連接螺絲、焊接頭、接地引入線、接地體以及電纜均壓帶。這就需要工程人員對這些部位進(jìn)行格外關(guān)注，在相關(guān)材料的選取及安裝方式上進(jìn)行優(yōu)先防腐考慮。

1.4 輸電線路接地裝置發(fā)生腐蝕的原因

土壤環(huán)境引發(fā)的化學(xué)腐蝕。眾所周知，土壤是一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，不僅包括由氣相、液相、固相組成的單相或多相共存的物質(zhì)，還包括了大量微生物，其在日?；顒又芯蜁l(fā)土壤中含水量、含氧度、酸堿度等特性的變化。而土壤環(huán)境特性的改變就會導(dǎo)致輸電線路接地裝置的腐蝕。

比如當(dāng)含水量提高時，就會導(dǎo)致土壤加速對金屬的腐蝕過程，一方面導(dǎo)致金屬本體喪失正常工作的能力，另一方面也會導(dǎo)致接地電阻的增大，進(jìn)而引發(fā)接地裝置的加速腐蝕；當(dāng)土壤含氧度提高時，就會導(dǎo)致接地體與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，金屬產(chǎn)生生銹的現(xiàn)象；當(dāng)酸堿度發(fā)生變化時，特別是酸度較高的土壤，極易引起吸氧腐蝕的發(fā)生，使接地裝置更快地發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。

接地裝置引發(fā)的電化學(xué)腐蝕。由于輸電線路接地裝置所處環(huán)境十分復(fù)雜，當(dāng)接地裝置接觸了電解質(zhì)溶液時，就會發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而引發(fā)電化學(xué)腐蝕。當(dāng)接地裝置采用含有雜質(zhì)較多的材質(zhì)時，就會導(dǎo)致接地裝置表面形成微型電池結(jié)構(gòu)，與水及無機(jī)鹽溶液相遇后，就會形成電解質(zhì)溶液，從而引發(fā)嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕問題。除此之外，當(dāng)接地裝置選用了腐蝕性較高的降阻劑時，就會影響電解質(zhì)溶液的酸堿度，從而進(jìn)一步加速接地裝置的電化學(xué)腐蝕。

由此，電化學(xué)腐蝕發(fā)生的主要原因可歸因為電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，而化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生多是由于輸電線路在土壤環(huán)境中的復(fù)雜因素。因此，在后期的研究過程中，需要更多地關(guān)注接地裝置的材料選擇問題。

工藝技術(shù)不精湛引發(fā)的腐蝕。顯而易見，決定輸電線路接地裝置防腐性能的很大一部分因素不是一朝一夕可以解決的，但在我國很多輸電線路工程中，還有一部分接地裝置發(fā)生腐蝕的原因是由于施工工藝的不精湛，而這一因素是可控的，是可以最大限度地進(jìn)行避免。

通過對大量的接地裝置腐蝕問題進(jìn)行歸納總結(jié)，發(fā)現(xiàn)主要包括如下3 方面內(nèi)容：①接地裝置深度不夠。土壤表層含水量和含氧量水平均比下層高，倘若接地裝置沒有進(jìn)行深埋時，就會加速金屬體與空氣、水分的結(jié)合，從而加快腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。②對接地裝置埋填的材料沒有進(jìn)行篩分，從而導(dǎo)致接地裝置周圍填充了很多沙礫、碎石等填充物，這就導(dǎo)致接地裝置與空氣的接觸面積增大，也加速了腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。③工程人員的偷工減料，比如沒有對接地引入線、焊接頭等裝置進(jìn)行防腐漆的刷涂等防腐措施的采取，缺乏對相關(guān)裝置的細(xì)節(jié)考量等。

因此，在對輸電線路接地裝置進(jìn)行施工的過程中，電力相關(guān)企業(yè)需要提高重視程度，對工程作業(yè)人員進(jìn)行定期進(jìn)行安全培訓(xùn)與相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)，最大限度地避免人為因素導(dǎo)致的接地裝置腐蝕問題，從而出現(xiàn)安全隱患，引發(fā)安全事故。

工程管理不充分導(dǎo)致的腐蝕，這里面就包括工程前的接地裝置設(shè)計方案。由于輸電線路所處環(huán)境及氣候條件均十分惡劣，這就要求各工程單位因地制宜地選擇相應(yīng)的接地裝置防腐措施，比如防腐漆材料的選取、防腐裝置的設(shè)置方式等；而在接地裝置設(shè)置過程中，就要求電力單位嚴(yán)格按照施工圖進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè)，并根據(jù)現(xiàn)場出現(xiàn)的隨機(jī)問題進(jìn)行合理修改；對于輸電線路接地裝置的維護(hù)，是一個長期的重要環(huán)節(jié)，需要有嚴(yán)格的驗收標(biāo)準(zhǔn)，在保證工程人員人身安全的前提下，最大限度地提高接地裝置設(shè)置水平。

除此之外，輸電線路接地裝置發(fā)生腐蝕的原因還有很多，比如工程人員專業(yè)知識較為薄弱，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確應(yīng)對不確定因素導(dǎo)致的工程問題；比如科技化水平較低，導(dǎo)致接地裝置很大程度依賴于工程人員的技術(shù)水平，無法進(jìn)行產(chǎn)業(yè)自動化升級；比如總結(jié)分析不到位，導(dǎo)致相似的問題一再發(fā)生，從而使工程人員進(jìn)行重復(fù)性工作。因此，對于輸電線路接地裝置這樣特殊的工程，需全方位、多角度進(jìn)行考量，對其防腐措施，更是需要全面地提出應(yīng)對措施。

2 輸電線路接地裝置發(fā)生腐蝕問題的改進(jìn)措施

2.1 積極采用新型材料

由上文所述，輸電線路接地裝置發(fā)生腐蝕問題多是由于其材料屬性與土壤特性發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致的，這就要求今后在防腐材料的研發(fā)中加大投入，主要關(guān)注如下3 方面：①接地裝置電阻須低于土壤，與此同時還要與金屬電阻相似。②要求接地裝置對于土壤的酸堿度具有一定的耐受能力。③在施工過程中，最大限度地保證安裝簡易性與可靠性，同時須具有成本低的特點(diǎn)。

近年來，隨著我國電力行業(yè)的飛速發(fā)展，人們對于輸電線路接地裝置防腐材料的研究也越來越廣泛。這其中引起人們廣泛關(guān)注的莫過于非金屬接地裝置的應(yīng)用，其強(qiáng)大的抗腐蝕能力以及導(dǎo)電性能使得在如今的輸電線路工程中收到強(qiáng)烈的歡迎。且目前大多采用石墨作為原材料，對環(huán)境也具有一定的保護(hù)。

2.2 大力推廣復(fù)合型材料

由上文可知，當(dāng)接地裝置采用含有雜質(zhì)較多的材質(zhì)時，就會加速腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。然而，我國當(dāng)前接地裝置多采用鋼鐵一類的碳素鋼材，雖然其具有成本低廉、操作簡單的優(yōu)勢，但其在濕潤的土壤環(huán)境中很容易與土壤中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而加速腐蝕過程。因此，除了積極采用新材料外，大力推動材料的加工升級，應(yīng)用復(fù)合型材料就成為解決當(dāng)前問題的優(yōu)先辦法。

有色金屬的應(yīng)用就很好地解決了這個問題，但其高昂的使用成本使很多電力單位望而卻步。因此，通過采用一些特殊工藝，提前對碳素鋼材表面進(jìn)行鍍有色金屬的操作，可以很好地起到抗腐蝕的效果。

2.3 優(yōu)化接地裝置設(shè)置環(huán)境

對于接地裝置的設(shè)置環(huán)境，主要包含2 方面內(nèi)容：①與接地裝置直接接觸的土壤環(huán)境。②接地裝置的埋入深度。通過大量的工程實例可知，輸電線路接地裝置的埋入最佳深度是0.6m 以上，顯然，這對工程作業(yè)人員的技術(shù)水平有一定的要求，需要保證接地裝置焊接部分的穩(wěn)固性。

除此之外，還需要對接地裝置附近的回填土進(jìn)行一定技術(shù)處理，雖然無法直接解決土壤酸堿度、濕度、含氧量等問題，但是可以通過分層填埋的方式，最大限度地減少接地裝置與空氣的接觸面積。并可以在回填土部分添加高效降阻劑，當(dāng)降阻劑發(fā)生凝固后，就可以在一定程度上隔離土壤與接地裝置的接觸，減緩腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。但值得注意的是，非必要情況一般不采用化學(xué)降阻劑，而是通過加長接地帶、改變接地形式或采用接地模塊的方式進(jìn)行降阻，避免對土壤環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。

2.4 加強(qiáng)日常維護(hù)工作

由于輸電線路是電力行業(yè)的基礎(chǔ)工程，因此對輸電線路進(jìn)行全生命周期的監(jiān)管就顯得尤為重要。對于輸電線路這樣特殊的工程來說，防止接地裝置發(fā)生腐蝕還有很大一部分取決于日常維護(hù)工作。這就要求電力單位做好日常巡視工作，包括定期巡視、故障巡視、特殊巡視以及監(jiān)察性巡視，及時掌握輸電線路運(yùn)行狀況，及時發(fā)現(xiàn)存在隱患等，特別是對于接地裝置的腐蝕程度進(jìn)行監(jiān)測。

除此之外，針對接地裝置地下部分還需進(jìn)行進(jìn)一步檢測，主要針對長期處于潮濕環(huán)境的部分以及一般土壤環(huán)境的部分。當(dāng)接地裝置運(yùn)行了一定時間或電阻發(fā)生增大的情況下，就需要工程單位結(jié)合相關(guān)作業(yè)對其進(jìn)行放電間隙檢查，必要時還需要對導(dǎo)線地線進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行相關(guān)部件的維修及更換，以確保輸電線路的正常運(yùn)行，避免安全事故的發(fā)生。

2.5 應(yīng)用陰極保護(hù)法

眾所周知，腐蝕現(xiàn)象只會發(fā)生在金屬陽極，因此，當(dāng)通過采用犧牲陽極或外加電流的方式對金屬進(jìn)行陰極極化，就可以保護(hù)金屬發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。

犧牲陽極的方法就是將被保護(hù)部分與其他金屬相連，使被保護(hù)部分發(fā)生極化現(xiàn)象，此時的其他金屬須采用抗腐蝕性能較差的材料，這時就成為易發(fā)生腐蝕的陽極，從而達(dá)到減緩接地裝置腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生；外加電流則是通過對輸電線路接地裝置外加直流電源，使被保護(hù)的輸電線路成為接地裝置的組成部分，避免腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

2.6 注重接地線防腐

輸電線路接地裝置腐蝕現(xiàn)象發(fā)生的部分除地下部分外，接地線也是不可忽視的問題之一。接地線即連接接地體與相關(guān)設(shè)備的金屬導(dǎo)線，由于外界環(huán)境因素導(dǎo)致其發(fā)生磨損、斷股、破股、銹蝕、松動等現(xiàn)象時有發(fā)生，一旦發(fā)生此類現(xiàn)象，就會加速接地裝置的腐蝕，也容易引發(fā)安全事故。

因此，在接地裝置防腐問題上，須對接地線與接地體連接點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，定期檢測，一旦有異?，F(xiàn)象發(fā)生時，及時進(jìn)行相關(guān)檢測并進(jìn)行更換，不斷優(yōu)化焊接工藝技術(shù)水平，最大限度地降低接地裝置更換成本。

2.7 提升工程人員技術(shù)水平

綜上所示，輸電線路接地裝置發(fā)生腐蝕對電力輸送的可靠性與穩(wěn)定性均會產(chǎn)生一定影響。上述方法均是延緩腐蝕現(xiàn)象發(fā)生的技術(shù)路線，但很大程度上依賴于電力工程人員的技術(shù)水平，主要包含以下3 方面內(nèi)容。

（1）電力單位須建立完善的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)與服務(wù)模式，比如對每一天的維護(hù)工作進(jìn)行詳細(xì)的記錄，針對現(xiàn)場存在的問題，科學(xué)地做出判斷，及時地進(jìn)行處理，并對后期發(fā)展動向保持高度關(guān)注，確保接地裝置的可靠性；對維護(hù)過程中所發(fā)生的問題進(jìn)行歸類分析，通過專業(yè)人員的分析對各類故障進(jìn)行統(tǒng)一排查，為日后接地裝置防腐技術(shù)的優(yōu)化升級提供一定基礎(chǔ)。

（2）由于輸電線路施工是高危行業(yè)，其安全可靠性不僅僅取決于輸電線路接地裝置的材料，還與工程作業(yè)人員的技術(shù)水平緊密相連。這就要求電力單位采取科學(xué)的方案定期對相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，增強(qiáng)施工人員的專業(yè)技能，在保證輸電線路接地裝置設(shè)置可靠性的同時，增強(qiáng)工程人員的綜合實力。

（3）由于接地裝置防腐技術(shù)的升級優(yōu)化不是一朝一夕的工作，需要工程施工人員與研發(fā)人員進(jìn)行長期積累與總結(jié)，因此，電力單位應(yīng)加強(qiáng)科研人員與現(xiàn)場工作人員的技術(shù)交流，針對不同地形、氣候、土壤條件等環(huán)境因素對接地裝置發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的影響因素進(jìn)行分析，以采用最合理的防腐措施。

3 輸電線路接地裝置的發(fā)展趨勢

輸電線路是電力系統(tǒng)中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，保證其各部分的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是保證輸電可靠性與穩(wěn)定性的前提條件。其中安全性影響最大的莫過于長時間處于濕潤環(huán)境的接地裝置發(fā)生的腐蝕問題，一旦發(fā)生該現(xiàn)象，就會導(dǎo)致局部電網(wǎng)的失效，更有可能導(dǎo)致漏電現(xiàn)象的發(fā)生，從而引發(fā)安全事故。

隨著電力系統(tǒng)與科技水平的飛速發(fā)展，經(jīng)過長期的理論研究與實踐積累，人們對于接地裝置防腐措施的研究也越來越廣泛，對目前所應(yīng)用的防腐措施也有了更好的運(yùn)用與創(chuàng)造性的應(yīng)用，顯著提升了電力系統(tǒng)可靠性。依靠單一的防腐措施已不能滿足復(fù)雜的環(huán)境變化、多樣的腐蝕因素，因此，輸電線路接地裝置未來的發(fā)展趨勢必是采用復(fù)合措施來進(jìn)行防腐，充分保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。

4 結(jié)論

綜上所述，輸電線路接地裝置發(fā)生腐蝕的原因是多方面的，其防腐措施取決于多方面因素，須對其進(jìn)行全面分析與考量，針對不同的環(huán)境因素進(jìn)行差異化分析，在此基礎(chǔ)上，有針對性地提出相應(yīng)的防腐措施，最大限度地避免接地裝置腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，確保輸電線路的正常運(yùn)行，避免安全事故的發(fā)生，提升電力傳輸?shù)目煽啃耘c穩(wěn)定性。