沿海地区大中型接地网腐蚀优化诊断应用分析

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1、重庆大学工程硕士学位论文l绪论l绪论1．1研究意义接地是指将地面上的金属物体或电气回路的某一节点通过导体与大地相连，使该物体或节点与大地经常保持等电位【l】。发、变电站的接地网是维护电力系统安全、可靠运行，保障电气设备及运行人员安全的重要措施，肩负着泄放故障电流、均衡地面电位和提供稳定的参考电位的任务。接地网的截面应满足泄放电力系统故障电流的要求，包括热稳定的要求和动稳定的要求。但是构成接地网的导体埋设在地下，常因施工时焊接不良、漏焊，土壤的腐蚀、接地短路电流电动力作用等原因，使地网均压导体之间或接地引线与均压导体之间存在电气连接不良的故障点，接地网接地性能变坏，严重时可造成变电站电

2、气设备的“失地”。广东省电力科学试验研究院在接地网腐蚀调查情况调查报告中指出，198l～1985年广东省将运行lO年及以上130个35~220l(v变电所进行挖土检查，发现有61个接地网均有断裂、变细、起层变脆、松散等不同程度的腐蚀。其中运行17年的东墩110kV变电站接地网，12×4的扁钢被腐蚀掉80％，且有多处断裂；运行21年的平富岗110kV变电站接地网的的圆钢被腐蚀为细条状f2】。随着电力系统的发展，接地短路电流不断增大，对接地网的安全可靠性提出了更高的要求。接地网腐蚀是接地网材料与环境发生相互作用引起的失效，即就是金属转化为低能量状态氧化物的过程，包括金属丢失电子的氧化反应

3、(阳极反应)和消耗这些电子的还原反应(阴极反应)。根据金属腐蚀的反应机理，腐蚀可分为电化学腐蚀、化学腐蚀和微生物腐蚀等【3J。影响土壤对金属腐蚀的主要因素有：土壤透气性、土壤含水量、土壤电阻率、土壤中的含氧量、土壤含盐量、土壤的pH值以及土壤中的细菌等，土壤电阻率越低，含氧量越高、酸性越强，对金属的腐蚀作用越强，重盐碱性土壤同样对金属有强烈的腐蚀作用【4】。在腐蚀性较强的土壤，地网腐蚀特别严重。根据国外的调查研究表明，在腐蚀性较强的土壤中，地网金属的年腐蚀率可达2．011：lm，腐蚀性强的土壤中可达3．4mm，腐蚀性极强的土壤中可达8．on：吼【¨，因此在这些地区，地网腐蚀已构成影响

4、电力系统安全运行的重要因素。我国国土面积辽阔，有很长的海岸线，沿海地区工业发达，土壤湿度大，呈强酸性或重盐碱性，接地导体腐蚀更为严重。如一般地区的接地装置使用寿命在30年左右，而福建某变电站的接地装置只运行了8年，就已经严重腐蚀，探其原因是福建地处沿海，土壤显强酸性，腐蚀更为严重15J。同样在我国的沿海地带，特别是天津、山东、广东等地，存在着大面积的重庆大学工程硕士学位论文1绪论盐碱地，而这些地区的发电厂、变电站地网受盐碱地腐蚀而损坏失效十分严重。其中钢材接地体尤为突出，使用寿命不过5～7年时间，只有规程要求寿命(30年)的20％。例如：天津北郊500kV变电站的接地装置于1986年

5、投入运行，1993年开挖检查发现地网钢材截面已腐蚀了60‰70％，不能满足电网的安全运行；北郊220l(v变电站的钢材接地网运行7年，腐蚀已达到60％以上，年腐蚀率约为1础【6】。在接地网严重腐蚀后，当系统发生接地短路时，可能造成地电位异常升高或分布不均，除给运行人员安全带来严重威胁外，还可能因反击或电缆皮环流使二次设备的绝缘遭到破坏，高压窜入控制室，引起检测或控制设备发生误动作或拒动而扩大事故，带来巨大的经济损失和社会影响。例如：1994年1月1日，四川华莹发电厂因变压器中性点接地不良，当系统发生污闪时，造成变压器、发电机严重烧毁的重大事故等。因地网腐蚀或发生断裂而引起的事故时有发

6、生，造成巨大的经济损失【7J。随着电力系统的发展，．接地短路电流不断增大，接地网的问题越来越突出。由于接地网埋设于地下的隐蔽性，以前工程上对地网接地性能好坏的检测经常通过对接地电阻的大小来间接判断，但无法对地网导体的腐蚀和断点情况进行检测，因为接地网有相当强的屏蔽作用和散流能力，即使其中局部发生腐蚀或出现断点，其外在表现如接地电阻、电位分布、跨步电势和接触电势可能还正常【sJ。在我国变电所事故调查中曾发现有4个变电站，当发生单相接地或两相接地故障时，共烧毁控制电缆5500多米，实测变电站的接地电阻值分别仅为0．24Q，0．15Q，O．155Q和O．1552Q【9】。实际上，接地系统的

7、总接地电阻与可能遭受的最大冲击电流之间不存在简单的关系，不能以单纯的接地电阻作为接地网的安全判据。在发现地网接地电阻不合格或发生地网引起的事故后，通过大面积开挖查找接地网导体断点和腐蚀段的方法带有盲目性、工作量极大，还影响电力系统的安全运行。因此，本文基于腐蚀诊断理论研究不停电、不对地网进行开挖的情况下，对接地网导体的断电及腐蚀情况进行检测的方法，特别是对沿海地区变电站接地网，分析土壤参数对接地网腐蚀的影响，主接地网、电缆沟接地体、接地引下线等的腐蚀机理进