摘　要：討論了接地裝置的腐蝕環(huán)境和易發(fā)生腐蝕的部位;分析了接地裝置腐蝕的原因、機(jī)理及危害;介紹了加入GPF294高效膨潤(rùn)土降阻防腐劑等防止接地裝置腐蝕的措施及其適用場(chǎng)所。

關(guān)鍵詞：接地線;接地體;接地裝置腐蝕;接地裝置防腐措施

1　引言

接地裝置如長(zhǎng)期處在地下或陰暗、潮濕的環(huán)境中,則最容易發(fā)生腐蝕。由于接地裝置的腐蝕會(huì)極大的影響裝置的使用壽命,造成接地網(wǎng)局部斷裂,接地線與接地網(wǎng)脫離,形成嚴(yán)重的接地隱患或構(gòu)成事故。筆者曾對(duì)河南省某地的6座110kV變電所和2座發(fā)電廠的設(shè)備接地進(jìn)行了檢查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)有146處設(shè)備接地與地網(wǎng)不通[1],其中最為嚴(yán)重的是某110kV變電所的110kV避雷器、互感器間隔和35kV的避雷器、互感器間隔與地網(wǎng)不通,還有一座發(fā)電廠的主變壓器與地網(wǎng)不通。另有一座110kV變電所接地網(wǎng)斷裂成若干小網(wǎng)。最后檢查原因是接地線因腐蝕斷裂而造成的。另外還發(fā)現(xiàn)不少輸電線路桿塔接地引下線因腐蝕而發(fā)生開斷現(xiàn)象。因腐蝕斷裂造成一些設(shè)備“失地”,特別是一些主設(shè)備和防雷設(shè)備“失地”會(huì)造成嚴(yán)重后果,會(huì)使防雷設(shè)備失去作用,會(huì)在接地短路故障發(fā)生時(shí),使局部電位升高,高壓向低壓反擊,使事故擴(kuò)大。前述某變電所就曾因避雷器間隔“失地”而多次發(fā)生雷害事故。某電廠也曾因油開關(guān)的接地引線銹蝕開路,而在開關(guān)發(fā)生接地短路時(shí),高壓向低壓反擊,使電纜溝內(nèi)的控制電纜和保護(hù)電纜著火,發(fā)展成癱瘓性的事故。因而對(duì)接地裝置的腐蝕問題必須認(rèn)真對(duì)待,并采取切實(shí)可行的防腐措施進(jìn)行防護(hù)。

2　接地裝置腐蝕環(huán)境和腐蝕機(jī)理

2.1　接地裝置的腐蝕環(huán)境
接地裝置的腐蝕環(huán)境主要分為兩種:(1)大氣腐蝕;(2)土壤腐蝕。大氣腐蝕主要是接地引下線和電纜溝內(nèi)的均壓帶,土壤腐蝕主要是各種垂直和水平接地體。

2.2　接地裝置容易發(fā)生腐蝕的部位及其原因
接地裝置容易發(fā)生腐蝕的部位主要有:①設(shè)備接地引下線及其連接螺絲;②各焊接頭;③電纜溝內(nèi)的均壓帶;④水平接地體。

這些部位既有大氣腐蝕的環(huán)境,又有土壤腐蝕的環(huán)境,引起腐蝕的原因主要為電化學(xué)腐蝕,但以吸氧腐蝕為主,在一些工業(yè)污染嚴(yán)重的場(chǎng)所,如在有害氣體存在的場(chǎng)所,還存在化學(xué)腐蝕。據(jù)我們檢查,大多數(shù)設(shè)備與地網(wǎng)不通的原因都是接地引下線腐蝕斷裂。

接地體的腐蝕原因是多方面的,大致歸納為以下幾個(gè)方面。
①土壤腐蝕性強(qiáng),特別是在偏酸性的土壤、風(fēng)化石土壤和砂質(zhì)土壤中,最易發(fā)生析氫腐蝕和吸氧腐蝕。
②接地體采用再生鋼材,這樣的鋼材由于雜質(zhì)超標(biāo),在地下易發(fā)生電偶電池腐蝕。
③使用了腐蝕性較強(qiáng)的降阻劑,特別是一些化學(xué)降阻劑,由于含有大量的無機(jī)鹽類,加速了接地體的電化學(xué)腐蝕。一些固體降阻劑也由于膨脹系數(shù)與鋼接地體不一致,經(jīng)過一定的時(shí)間后與接地體產(chǎn)生縫隙,產(chǎn)生了腐蝕電位差,加速了接地體的腐蝕。
④屬于施工方面的原因有:a,接地體埋深不夠,上層土壤含氧率較高,吸氧腐蝕快;b,用砂子,碎石和建筑垃圾作回填土;c,焊接頭存在虛焊、假焊現(xiàn)象,對(duì)焊接頭沒有做防腐處理;d,對(duì)接地引下線沒采取過渡防腐措施,沒有刷防腐漆;e,擴(kuò)大地網(wǎng)時(shí),把新地網(wǎng)接到原地網(wǎng)的電纜溝,或把設(shè)備的接地接到電纜溝的均壓帶,而電纜溝的均壓帶又不定期地進(jìn)行防腐處理,因焊接頭腐蝕斷開造成地網(wǎng)支解。

3　防止接地裝置腐蝕措施

對(duì)接地裝置的防腐問題,筆者從1987年起進(jìn)行了大量的研究、試驗(yàn)和探索,現(xiàn)在對(duì)可埋入地中的水平和垂直接地體已研制出了GPF294降阻防腐劑,且已在大量的接地工程中得到了成功的應(yīng)用,有些工程經(jīng)過10年多的考驗(yàn),證明了其良好的防腐效果。

3.1　GPF-94高效膨潤(rùn)土降阻防腐劑的防腐機(jī)理
GPF294高效膨潤(rùn)土降阻防腐劑的防腐機(jī)理,主要是利用鈣基膨潤(rùn)土本身的特性[3],在研制時(shí)加入了一定比例的無機(jī)緩蝕劑、鈍化劑調(diào)整降阻劑的酸堿度為偏堿性,pH值為10左右,H 的濃度小,使析氫腐蝕無法存在;由于降阻劑的結(jié)構(gòu)密致,含氧量少,使鋼接地體基本上不和氧接觸,防止了吸氧腐蝕;加入的無機(jī)緩蝕劑、鈍化劑和膨潤(rùn)土本身的作用在鋼接地體表面生成了一層鈍化膜,保護(hù)了接地體,降阻劑中含有的大量的鈣、鎂、鋁等金屬氧化物,它們的金屬離子都比鐵的標(biāo)準(zhǔn)電極電位低,起到了一定的“陰極保護(hù)”作用;鐵的氫氧化物Fe(OH)3屬于堿性氫氧化物,僅能與酸反應(yīng),因此,鐵埋在具有弱堿性的降阻劑中受到了保護(hù);接地體添加高效膨潤(rùn)土降阻劑后,使接地體不直接與周圍土壤接觸,當(dāng)接地體通過大的工頻接地短路電流和沖擊電流時(shí),電火花發(fā)生在降阻劑與土壤之間,從而使接地體免遭電火花腐蝕。經(jīng)試驗(yàn),該降阻劑對(duì)鋼接地體的平均年腐蝕率≤010035mm?年。

3.2　工程應(yīng)用情況

3.2.1.　某微波站接地裝置防腐處理
某微波站位于河南與湖北兩省交界的山上,海拔700多米,微波站所處位置為風(fēng)化石土壤,土壤電阻率13008?m,微波站建成后接地裝置的接地電阻為188,由于山上為國(guó)家森林公園,土壤顯酸性,pH值為415,風(fēng)化石土壤透氣性好,含氧量高,因而對(duì)鋼接地體造成了嚴(yán)重的腐蝕。為了降低接地電阻,在1988年以前曾先后進(jìn)行了3次降阻改造,但改造效果都不穩(wěn)定,其主要的原因就是接地體的迅速腐蝕,一般<12mm的圓鋼,2年以后就腐蝕掉一半,3年后就曾因腐蝕造成斷裂,10kV充油鎧裝電纜的金屬鎧裝,不到3年,金屬鎧裝就全部腐蝕爛掉,由于腐蝕也造成了接地裝置的接地電阻迅速回升。1988年我們使用GPF294高效膨潤(rùn)土降阻防腐劑進(jìn)行改造,用降阻劑包圍在水平和垂直接地體的四周,使用降阻劑30t,接地裝置的接地電阻從178降到2168,3年以后逐漸下降到2128,最后穩(wěn)定到2108。這次改造的最大成功是徹底的解決了接地裝置的腐蝕問題,該接地裝置在1988年5月改造后,至今已經(jīng)過14年,經(jīng)開挖檢查,接地體沒發(fā)生任何腐蝕,至今完好如新,接地體表面還生成了一層白色的鈍化膜。