简述变电站接地网腐蚀问题与解决方法

变电站接地网腐蚀诊断方法探讨

摘要：变电站的安全稳定运行对我国的电力安全至关重要。因此，国家有关部门高度重视变电站存在的问题。比如有的变电站会使用宽而厚的平板钢板来延长接地网的使用寿命，但这种方法对于延长接地网的使用寿命并不理想。此外，变电站的接地网都连接在地下，使得接地网的修复和改造非常困难，接地网也不容易被检查和监测腐蚀损坏。此外，接地网还受到变电站运行环境的影响，对电磁场和泄漏电流有很大影响，使得接地网的腐蚀防治更加困难。

关键词：变电站地网；腐蚀状态；故障诊断

接地是指电气系统的一些节点或电气设施的一些导电部件与地面之间的电气连接。接地的目的是利用接地作为导电回路的一个元件，在正常、事故或雷击的情况下，将电气连接的电位固定在一定的允许范围内，以确保人身和设备的安全，维护系统和设施的安全可靠运行。接地装置的导体主要由普通碳钢制成。接地网投入运行后，碳钢的腐蚀通常是局部腐蚀。腐蚀后变脆、分层，被腐蚀部分逐渐变薄甚至断裂，导致接地性能达不到热稳定性要求。因此，当发生接地故障时，接地短路电流可能会烧毁接地网，扩大事故，危及设备和人员的安全。

1变电站接地网设计的必要性

接地是防雷技术中最重要的部分，无论是雷击、感应雷击还是其他形式的雷击，都是通过接地装置进入大地。因此，没有合理、良好的接地装置是不能有效防雷击的。从避雷的角度来看，避雷装置与大地之间良好的电气连接称为接地装置。接地装置的作用是通过尽快向地球发射闪电和闪电来中和地球的外来电荷。变电站的接地与全站高低压电气设备的接地线、低压电力系统的接地、电缆屏蔽的接地、电信和计算机监控的接地连接。在系统和变电站维护期间存在临时接地。如果接地电阻较大，则在电力系统接地故障或其他大电流流入大地时，地电位可能异常升高，如果接地系统设计不当，则可能导致接地系统分布不均。局部电位可能会超过规定值。安全值可能对操作者造成安全隐患。它还可能损坏连接低压或二次设备的反击电缆的绝缘，使高压进入控制系统并监视和保护变电站。不小心移动了设备，拒绝采取行动，就会发生事故。即使事故升级，也会造成巨大的经济损失和社会影响。

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1 / 5 接地装置腐蚀的原因及防腐措施

防雷裝置的防护效果很大程度上取决于接地装置的效果，而接地装置又因各种原因容易被破坏。本身土壤具有电阻率较低的特征，部分土地相对潮湿，在土地中含有电解物质、酸、碱、盐等成分，这些成分会严重地腐蚀接地装置，在这种情况下，接地装置的使用寿命将大大缩短，严重时甚至会导致接地线和接地网断裂或脱离，最终引起严重的接地隐患。从相关资料一周可以看书，一旦接地装置被土地中的电剪绒制品等成分腐蚀以后，接地装置中的接地电阻就会严重超标，当接地装置的接地线遭受严重腐蚀，会与接地网断裂，最终导致发生“失地”的情况。部分防雷设备以及电力设备一旦出现“失地”的问题，就会导致防雷设备的防雷功能失效，在接地过程中会出现短路的问题，引起多重事故。因此，必须重点解决接地装置中的腐蚀问题，通过有效的防腐措施来有效地规避接地装置被腐蚀而指示设备“失地”的情况发生。

1、接地装置腐蚀环境和腐蚀部位

1.1 接地装置的腐蚀环境

大气和土壤是导致接地装置遭到腐蚀的两个主要的环境，前者主要是对接地装置中的接地引线以及电缆沟内的均压带开展腐蚀，后者则主要腐蚀水平接地体。

1.2 接地装置容易发生腐蚀的部位

接地引线、接地装置的连接螺丝、干接触、均压带、水平接地体等都是接地装置最容易发生腐蚀的地方，这些地方不仅仅会受到土壤的腐蚀，甚至大气环境也会对这些装置开【Word版本下载可任意编辑】

2 / 5 展腐蚀。

2、接地装置的腐蚀原因

接地装置受到腐蚀的原因多种多样，电化学腐蚀以及吸氧腐蚀都会导致接地装置受损，在污染较严重的场所中，接地装置的腐蚀原因主要是吸氧腐蚀。接地装置的腐蚀原因大致可以分为下述几种类型。

（1）在风化石、砂质、偏酸性等土壤中，对接地装置的腐蚀性最强，这些土壤环境中也最易发生吸氧腐蚀。如各种高山微波站、转播台等的接地网的腐蚀就属于典型的吸氧腐蚀。

科技创新与应用Ｉ　２０１３年第２４期　电力科技　变电站接地网存在的问题及设计改进措施　

覃卫红　（玉州区水利水电工程建设质量和安全监督站，广西玉林５３７００１）　摘要：变电站接地网是维护变电站安全可靠运行，保障运行人员和电气设备安全运行的根本保证和重要设施，接地装置的用途　为工作接地、保护接地、雷电保护接地、防静电接地，变电站接地装置贯彻全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、　电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地，以及变电站维护检修时的一些临时接地。因变电所的接地网不但要满足工频短　路电流的要求，还要满足雷电冲击电流的要求，以前由于接地网的缺陷而造成的主设备损坏、变电所停运等事故，给电网的稳定　运行带来了极大的危害。因此，为了保证变电所接地网的可靠安全性，针对玉林市农村电网改造工程中的发现的变电站接地网存　在的问题进行整改设计，以及今后在接地网设计与改造方面应该注意的问题，主要就如下几方面进行分析。　关键词：变电站：接地网：问题　１设备的接地与地网之间的连通　１．１存在问题　（１）变电站在扩建时因节省投资的原因没有扩建新的接地网，　只是把新增设备的接地线直接接在电缆沟内的接地带与原地网连　接，而电缆沟内阴暗潮湿，易受到腐蚀，接地带连接可靠性就差，因　腐蚀而致使断开，连接的设备接地就失去了与接地网的连接。（２）设　备的接地引下线与地网焊接不合格，焊接头焊口长度不够，且大多　为点焊，经过长期的锈蚀造成电气上的开路的腐蚀，从焊口处开路。　（３）接地网水平接地体的接头处焊接不合格，经过长期的锈蚀造成　电气上的开路的腐蚀形成电气上的开路。（４）对一些不要求采用专　门铺设的接地线接地的设备是利用混凝士构件的内筋接地，而这些　混凝士构件在施Ｔ时又没有进行可靠的电气连接和试验，从而造成　了开路。　１．２设计及改进措施　（１）变电所扩建时，要扩建新的接地网。新扩建的地网与原地网　应多点可靠连接，各焊接头焊口质量要严格把关，对焊口要进行相　应的防腐处理。（２）对利用混凝士构件的内筋接地的设备，在施工时　要对混凝士构件进行可靠的电气连接和试验。（３）设备接地引下线　要定期进行防腐处理和维护，对最容易被锈蚀的接地引下线地下近　地面１０～２０ｃｍ处，可在此段套一段绝缘，如塑料等，预防腐蚀。　２接地短路电流热稳定　２．１存在问题　（１）在原设计时电网容量较小，没有考虑到电网的容量发展迅　速，随之接地短路电流增大，以致于设备的接地线达不到热稳定要　求。（２）在施工时铺设水平和垂直接地体不合极。（３）设计时只考虑　接地线的截面的接地短路电流热稳定的要求，不考虑在接地线的使　用期内的腐蚀校核。（４）变电所扩建时没有对接地网进行扩建，仅考　虑了新增部分。　２．２设计及改进措施　（１）在设计新的地网和改造老地网时，需考虑电网以后５～１Ｏ年　的发展，并留有适当的发展余地。（２）在施工时严格把好关，防施］＿　单位偷工减料，铺设合格的水平和垂直接地体。（３）设计时不但要考　虑接地线的截面的接地短路电流热稳定的要求，也要考虑在接地线　的使用期内的腐蚀校核。（４）变电所扩建设计时也要对接地网进行　扩建，重新进行接地短路电流的热稳定校核，选用符合接地短路电　流的热稳定要求的截面的接地线。　３接地体　３．１存在问题　接地体的腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀两种形式，在多数　情况下，这两种腐蚀同时存在，由于接地体的材料、施工水平及受地　质情况湿度温度等自然因素的影响，接地装置的腐蚀一直是个普遍　存在的现象，腐蚀的主要原因如下：　（１）接地体埋深不够，根据中国国家标准ＧＢ５０１６９—２００６（接地　装置施工与验收规范》、中国电力行业标准ＤＬ／Ｔ６２１—１９９７（交流电　气装置的接地》规定水平接地体的埋深至少应达到０．６ｍ，而在实际　工程中有些水平接地体的埋深不够，甚至有些暴露在地表，土壤受　到气候的影响致使接地体的氧化腐蚀。（２）电缆沟内的均压带为设　备接地的主要接地干线，由于电缆沟阴暗又潮湿，特别是有些电缆　沟常年积水，没有定期进行维护，致使接地线的腐蚀严重。（３）有些　施工单位偷工减料没有采用合格的接地材料，施工时接地体的没有　可靠的连接，接地体很快受到腐蚀。　３．２设计及改进措施　（１）根据各地的地质条件选用不同接地材料，腐蚀较严重的变　一１６６一　电站应选取铜材，腐蚀轻微的变电站宜选用钢材。（２）严把施工质　量，水平接地体埋深应达６０ｃｍ，有些特殊的地方埋深应达０．８ｅｍ或　１　ｃｍ，采用无腐蚀性或腐蚀性小的土壤回填接地体。（３）接地材料要　涂防锈漆或镀锌，设备接地引下线和电缆沟内的均压带要定期进行　防腐处理和环境的维护。（４）变电所扩建时，扩建的地网与原地网应　多点可靠连接，各焊接头焊口质量要严格把关，对焊口要进行相应　的防腐处理。　４接地网的均压　４．１存在的问题　（１）在接地网设计时只注意了工频接地电阻而忽略了地网的均　压和散流问题所致。（２）施工时，地网水平接地极、垂直接地极埋深　不合格、间距不合格，在发生接地短路就有可能致使局部电位升高，　产生高压向控制和保护电缆反击，使低压元件烧坏。　４．２设计及改进措施　（１）设计接地网时应尽量采用方孑Ｌ接地网或不等间距接地技　术，并严格保证施工质量。（２）尽可能地将建建筑物的钢筋、埋于地　下的金属管道以及其他可利用的金属结构物等连成通路，且与接地　网可靠连接。（３）在高压配电装置的地面下，设置水平敷设的人工接　地网，接地网的外缘闭合，网内设置均压带。　５接地电阻　５．１存在问题　（１）在接地设计时没有对变电所处在位置的地质结构和土壤电　阻率进行现场测试，致使接地电阻达不到要求。（２）有些接地装置在　建成初期是合格的，但经一定的运行周期后，接地电阻就会变大，原　因是接地体的腐蚀，使接地体与周围土壤的接触电阻变大，特别是　在山区酸性土壤中，接地体的腐蚀速度很快，会造成一部分接地体　脱离接地装置。（３）由于自然条件的限制，特别对于山区变电所等土　壤电阻率较高的地方，施工时不严格，致使接地电阻超标。　５．２设计及改进措施　（１）在接地设计时一定要对变电所处在位置的地质结构和土壤　电阻率进行测试，土壤电阻率Ｐ值是接地设计和计算的重要参数，　在接地装置设计之前应认真进行勘测，因大多数情况下土壤都是不　均匀土壤，测试一定要到现场实测，不要凭资料介绍的土质进行估　算。（２）施工时要把接地体埋深达到设计的要求，采用无腐蚀性或腐　蚀性小的土壤为回填体。（３）土壤电阻率偏高的地域，特别是山区，　当主接地网的接地电阻不满足要求时，需要采取降阻措施。常用有　引外接地、人工降阻、深井接地、电解接地、爆破接地等降阻措施。　变电站接地工程是一项非常重要的系统工程，认真分析已发现　的以及有可能存在的各种接地问题。变电站的接地设计应结合实际　情况进行，要重点考虑接地网布置、铺设深度、腐蚀及材料选择等方　面；严格把好施工关，施工的工艺和质量是保证接地装置效果的基　础。变电站接地装置安全可靠运行是保障整个电网安全可靠运行的　前提，从而要对接地网设计与施工必须予以高度重视。　参考文献　『１１关于大中型接地装置降阻研究［Ｍ］．北京：清华大学出版社，１９８８．　ｆ２１电力系统接地技术『Ｍ１．北京：水利电力出版社，１９９１．　『３］实用电力接地技术『Ｍ１．北京：中国电力出版社，２００２．　『４１接地装置的运行与改造ｆＭ】．北京：中国水利水电出版社，２００３．　ｆ５１变电站接地网存在的问题及整改措施［Ｍ］．北京：中国水利水电出　

2012年第11卷第7期2012.11.7

Industrial&ScienceTribune发电厂及变电站接地系统腐蚀问题持的防范□肖鱼【摘要】我国的接地导体以钢为主，因此接地系统腐蚀严重是目前我国接地系统较为突出的问题。接地引下线的腐蚀会造成电气设备与接地网的开路，在设备遭受雷击时，不能够将雷电流通过接地网泄入地下。接地网接地导体的腐蚀会使得工频接地电阻变大，同时使得接触电势和跨步电压的增大，威胁设备和人身安全。【关键词】接地导体；接地系统腐蚀；防腐措施【作者单位】肖鱼，重庆水利电力职业技术学院腐蚀是造成接地系统故障的最为重要的原因之一。因此，有必要对接地系统的防腐蚀措施进行研究，来减轻接地系统的腐蚀，提高电力系统运行的可靠性和安全性。一、接地系统的常见腐蚀现象发电厂及变电站接地系统的腐蚀已经成为接地系统故障的主要元凶，如按腐蚀程度排序，最严重的是电缆沟中接地带腐蚀，其次是接地引下线腐蚀，还有就是主接地网的腐蚀。腐蚀时间一般是在投运后5～20年，严重的投运后第3年即腐蚀。（一）电缆沟内接地带腐蚀。电缆沟内接地带腐蚀主要是电化学腐蚀，由于电缆沟内比较潮湿，潮气在接地扁钢表面形成许多小水珠或一层水膜，氧气在水珠或水膜中的浓度不均匀，在水珠的边缘和中心间就形成了氧浓差腐蚀电池，边缘部分为阴极，中心部分为阳极，造成了接地扁钢的腐蚀。引起电缆沟接地体电化学腐蚀的必备条件是接地体表面有水珠或水膜，发生电化学腐蚀的湿度为65%以上，且相对湿度越高，腐蚀速度越快。如相对湿度从90%增加到100%时，锈蚀量将增大20倍左右，如果相对湿度小于65%，则对接地体几乎没有危害。变电站因雨水等方面的原因经常造成电缆沟内积水，且由于沟内水蒸气不易扩散，使得电缆沟内潮气较大，从而为接地扁钢发生腐蚀创造了条件。（二）接地引下线腐蚀。对全国各省接地网的检查结果表明，接地引下线的腐蚀相当严重，接地引下线腐蚀部位主要在：1．接地引下线入地处，即空气与土壤交界处的土壤中部分。其主要原因是由于土壤的含氧量低于空气中的含氧量，使接地引下线的土壤中部分与地面上部分形成氧浓差电池，含氧量高的地面上部分为阴极，含氧量低的土壤中部分为阳极，于是地面上部分腐蚀很小而土壤中部分腐蚀严重；2．两种土壤的交界处。其主要原因是当接地体通过不同成分的土壤时，会形成腐蚀电偶；3．接地引下线在地中拐向主接地网的拐弯处或拐弯以后的一段距离处。其主要原因有两点：一是垂直段与拐弯段之间存在氧浓差；二是应力也是造成接地引下线拐弯处腐蚀的原因。（三）主接地网腐蚀。主接地网的腐蚀主要是局部腐蚀，但也有整个主地网腐蚀，以致更换主地网的实例。主接地网的腐蚀与土质、埋深和土壤的性质（如土壤的透气性、电阻率、酸度、含水量、含盐量和氧化还原电位等）有很大的关系。主接地网的腐蚀总的来说没有电缆沟内接地带和接地引下线严重，但由于主接地网面积较大不容易全面检查，所以主接地网的腐蚀是不容忽视的。二、接地系统的防腐措施我国通常使用钢材作为接地材料，若不采取防腐蚀措施，将导致接地体严重腐蚀。运行部门在接地网整改过程中，采取了许多防腐蚀措施，耗费了大量人力财力。实际上，要解决接地网的腐蚀问题，从根本上说应从设计和施工源头入手，在设计和施工阶段就考虑地网寿命、合理选取导体截面、选择合适的接地材料和保证施工工艺等，使交付运行的接地网能满足寿命要求，避免二次开挖整改。接地装置长期运行在地下，运行环境差，最容易发生腐蚀。接地装置的腐蚀，按环境进行分类，主要是属于自然环境下的腐蚀；按腐蚀机理分属于化学腐蚀和电化学腐蚀。（一）化学腐蚀。化学腐蚀是指金属表面与非电解质之间发生纯化学作用而造成的破坏。纯化学腐蚀的情况并不多。主要是金属在无水的有机液体和气体中的腐蚀以及在干燥气体中的腐蚀，对接地装置来说，主要是接地线在空气中的腐蚀。（二）电化学腐蚀。电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质发生电化学反应而引起的破坏。与化学腐蚀不同，电化学腐蚀的特点在于，它的腐蚀历程可分为两个相对独立并可同时进行的过程。金属的电化学腐蚀实质上是短路的电偶电池作用的结果。电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀。金属在大气、海水、土壤和各种电解质溶液中的腐蚀都属此类。电化学作用既可单独引起金属腐蚀，又可和机械作用、生物作用共同导致金属腐蚀。（三）防腐措施。防止接地装置腐蚀的主要措施有：一是接地装置的铺设地点要远离强腐蚀性的场所和严重污染的场所，且要尽量避开透气性较强的风化石和沙石地带，因为在这些场所不一但降阻困难，而且还因为氧的渗透性强，而容易造成接地体的腐蚀。如果避不开应想办法改良接地体四周的土壤，如换土，或施加降阻防腐剂等。二是接地体大·86·2012年第11卷第7期2012.11