变电站接地置防腐措施研究.doc

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1、变电站接地装置防腐措施研究1　变电站接地装置事故的危害　　变电站接地装置在变电站的整个投资中所占的比例虽然很小，但它所引发的事故却极其惊人，真可谓是“电网杀手”，它能很快摧毁电网中的二次设备，像直流、保护、通信等设备，接着引发事故扩大，有的造成一次设备损坏和着火，有的造成发电厂、变电站全停，有的甚至发展成严重的系统事故。例如，1994年1月，四川华莹山电厂因变压器中性点接地线严重腐蚀处放电，将高电位引入主控室，造成多处击穿、短路，总保险熔断使故障不能自动切除，导致2号主变、2号发电机着火，3号、4号发电机损坏，全厂停电。2　变电站接地装置事故的主要原因　 　网内外多起接地装置扩大事故的主要原因

2、是：（1）接地装置热容量严重不足，有的因腐蚀造成，有的因设计、施工不当造成；（2）接地装置事故持续时间长，保护不能快速切除，给事故提供了时间条件。　　变电站接地装置事故统计表明，接地装置腐蚀是事故的主要原因之一。为此，国内很多单位都在开展这方面的研究，并提出了许多防腐蚀措施。华北网变电站接地装置腐蚀情况还是比较严重的，像房山、北郊、大同二电厂等大型500kV变电站投运10年左右，均投巨资重新更换了地网。钢体在土壤中的腐蚀以电化学腐蚀为主，即阳极溶解。主要腐蚀形式如下：    （1）钢材表面的微观不均匀性会引起不同部位的电位差，形成腐蚀微电池；　　（2）两种不同金属电气连接后形成电偶腐蚀作用，电

3、位较负的金属发生溶解而腐蚀，有的变电站新敷设的接地装置比原来的老接地装置腐蚀得快，其中的原因之一就是新老接地装置之间的电位差形成电偶腐蚀，新地网成为阳极被腐蚀，旧地网作为阴极获得保护；　　（3）土壤的不均匀性引起金属不同区域间产生电位差，形成客观腐蚀电池，如变电站土壤压实程度不一致，就会引起接地装置的腐蚀；　　（4）土壤中存在的微生物腐蚀。3　变电站接地装置的防腐措施分析　　变电站接地装置一般都采取防腐措施，但方法并不一致，本文对这些防腐蚀措施进行比较分析，从而推荐出最佳防腐措施。　　为了便于比较分析，用一个220kV变电站接地装置例子加以说明。设流过接地引下线的短路电流为31kA，短路持续时

4、间取0．65s，引下线采用全电流，地网与引下线分流系数取75％。3．1　热镀锌扁钢　　采用热镀锌扁钢是多数变电站接地装置采用的防腐措施，它主要利用高温热浸时所形成的锌合金层本身的防腐特征。满足热稳定要求的扁钢截面最小为31×103×√0.65/70=357mm2,可以选取60×6的扁钢，再考虑每年平均腐蚀0．1mm，截面还应增加50％，变电站接地装置大约需要钢材24t，材料费约为12万元。3．2　铜接地装置　　美国等很多国家都用铜做变电站接地装置，这主要是考虑到变电站接地装置的重要性和铜的耐腐蚀性和稳定性。我国解放前，也曾大量采用铜作为接地体，像天津塘沽110kV变电站（解放前建）的接地网用的

5、是铜材，至今仍合格。　　据资料介绍，铜腐蚀不存在点蚀，属表面均匀腐蚀，铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的（1／5）～（1／10）。从出土的几千年前的青铜器来看，铜的确具有很高的稳定性和抗腐蚀性。   铜接地引下线的最小截面为31×103×√0.65/210=119mm2,考虑一定裕度，最终可选取30×5铜带，变电站接地装置约需9．5t铜材，按1999年市场价，如果选取黄铜，材料费约为21万元，如果选取紫铜，材料费为26万元。3．3　阴极保护法　　变电站中采用埋入电位更负的活泼金属与被保护金属偶接，从而具有减缓或阻止腐蚀的作用。根据提供保护电流方式的不同，阴极保护法又可分为牺牲阳极和外加电流两种。

6、国内有的单位又将牺牲阳极法加以改进，钢体上涂上导电涂料，虽然具体实施上略有差异，但基本原理是相同的，造价也差不多。　　上述220kV变电站接地装置需不镀锌裸钢16t，钢材费约为4．8万元，防腐费约15万元，两项主材费约为19．8万元。3．4　外层保护法　　目前，国内许多单位正在研制用于变电站接地装置的导电防腐材料。目前有两种材料在国内已有应用，一种是近年来用于地网防腐的KV导电防腐涂料，它是一种涂料，直接涂刷于裸钢上；另一种是降阻防蚀化学剂，主要用于岩石地区接地装置的降阻和散流，但也有单位只是将它用于防腐蚀，由于这种用途应用单位较少，加之本身有一定腐蚀性，故本文暂不讨论。　　采用导电防腐涂料时

7、，该变电站钢材费加涂料费共需12万元左右。3．5　防腐措施综合比较分析　　设不同防腐措施下的地网埋设深度、地网面积、形式和土壤电阻率均相同。3．5．1　散流特征　　采用热镀锌钢材防腐措施时，由于钢材截面最大，工频接地电阻最小，散流特性最好。   阴极保护法和防腐导电涂料法散流特性居中。 　由于铜材截面最小，因此，工频接地电阻略有提高。由于地网接地电阻主要取决于地网面积和土壤电阻率，对大型的、腐蚀较