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电力系统接地网腐蚀阴极保护

随着对电力输变电系统的安全性要求的提高,对接地网的性能和安全运行的要求也越来越严格,对接地体材料的耐腐蚀性和热稳定性的要求也越来越高。由于资源和经济等原因,我国接地网所用材料主要为碳钢。接地网的腐蚀源于普通碳钢在腐蚀性土壤环境中的电化学腐蚀以及电网设备运行中的泄流电流造成的腐蚀。腐蚀使接地网材料表面生成氧化物,截面积减小或甚至断裂,造成接地性能不良和热稳定性恶化,危及设备及人身安全。因此缓解接地网金属材料腐蚀,保证接地网接地性能的稳定性,延长接地网使用寿命,是输变电系统安全生产上要解决的课题。我国输变电系统变电站有许多是建在具有中等以上腐蚀性的土壤中,碳钢接地网的腐蚀十分普遍。一些地区的输变电系统接地网的使用寿命仅有10年,腐蚀严重的34年就出现接地网或引下线腐蚀断裂。而且在这过程中因腐蚀发展使接地电阻增大而恶化接地网的接地性能。

    为防止接地网锈蚀影响接地性能,目前通常采用扩大接地体截面;使用镀锌钢材料;使用降阻剂、混凝土包裹等方法。也有想用导电涂料表面涂装等方法。

    采用镀锌钢材料,试验表明,在输变电设备接地网有泄流电流的影响时,其耐蚀性能与普通碳钢相比,提高不多,不能明显改善接地网的防蚀性能。

    使用降阻剂时,如果其降阻是由于含有强导电性的盐份起作用,则会增加对接地网的腐蚀性。

    采用导电涂料表面涂装的方法由于对导电涂料的导电性能和理化性能要求高,价格昂贵,施工难度大,使用寿命有限。

    电化学阴极保护技术是控制和减缓接地网金属腐蚀的极有效而又很经济、省事的方法。可用于老、新接地网的防蚀保护,使原接地网使用寿命延长1倍以上,并且防止了因腐蚀而劣化接地性能。实践表明,对接地网实施电化学保护具有投资不大、施工快捷、运行稳定,保护效果良好。

    电化学保护技术防蚀的原理是基于金属腐蚀的电化学理论,为了缓解金属在电解质(水、土壤等)中表面阳极区的溶解(腐蚀),人为地由外部向地下腐蚀的接地网金属提供阴极直流电流的方法,在被保护金属表面微阳极区叠加与局部腐蚀电流方向相反的电流,使金属电化学电位降低(阴极极化),迫使金属表面的阳极区消失或转变为阴极,因此从根本上降低金属的腐蚀倾向和腐蚀速率,减少金属的溶解,达到抑制接地网碳钢土壤腐蚀的效果。

    根据外部提供阴极电流的方式的不同,阴极保护方法可分为牺牲阳极法和外加电流法两种。

    牺牲阳极法是用一种更活泼的金属或合金与被保护的金属连接在一起,靠该合金不断地腐蚀溶解产生的电流来保护被保护的金属。可用作牺牲阳极的材料有锌合金,镁合金,铝合金等。这种方法不需要外部电源,但须在变电所地下埋设数量较多的牺牲阳极块,并且需定期更换。若土壤电阻率大,则因牺牲阳极金属能输出的电流很小而无法采用。

    外加电流法阴极保护技术是依靠外部的自动控制直流恒电位/恒电流电源向接地网提供阴极保护电流的方法。它通过埋设于地下的阳极向作为阴极的接地网金属输送所需的保护电流;以参比电极来控制保护电流的大小。此种方法可输出的电流大且可调,电位可以人为设定,使用寿命长,因而适用于在面积大或土壤电阻率高的接地网上采用。但在保护装置系统的设计上要考虑全面,小心。

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