摘　要：討論了接地裝置的腐蝕環境和易發生腐蝕的部位;分析了接地裝置腐蝕的原因、機理及危害;介紹了加入GPF294高效膨潤土降阻防腐劑等防止接地裝置腐蝕的措施及其適用場所。

關鍵詞：接地線;接地體;接地裝置腐蝕;接地裝置防腐措施

1　引言

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

2　接地裝置腐蝕環境和腐蝕機理

2.1　接地裝置的腐蝕環境
接地裝置的腐蝕環境主要分為兩種:(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　接地裝置容易發生腐蝕的部位及其原因
接地裝置容易發生腐蝕的部位主要有:①設備接地引下線及其連接螺絲;②各焊接頭;③電纜溝內的均壓帶;④水平接地體。

這些部位既有大氣腐蝕的環境,又有土壤腐蝕的環境,引起腐蝕的原因主要為電化學腐蝕,但以吸氧腐蝕為主,在一些工業污染嚴重的場所,如在有害氣體存在的場所,還存在化學腐蝕。據我們檢查,大多數設備與地網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方面。
①土壤腐蝕性強,特別是在偏酸性的土壤、風化石土壤和砂質土壤中,最易發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超標,在地下易發生電偶電池腐蝕。
③使用了腐蝕性較強的降阻劑,特別是一些化學降阻劑,由于含有大量的無機鹽類,加速了接地體的電化學腐蝕。一些固體降阻劑也由于膨脹系數與鋼接地體不一致,經過一定的時間后與接地體產生縫隙,產生了腐蝕電位差,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、假焊現象,對焊接頭沒有做防腐處理;d,對接地引下線沒采取過渡防腐措施,沒有刷防腐漆;e,擴大地網時,把新地網接到原地網的電纜溝,或把設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行防腐處理,因焊接頭腐蝕斷開造成地網支解。

3　防止接地裝置腐蝕措施

對接地裝置的防腐問題,筆者從1987年起進行了大量的研究、試驗和探索,現在對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用,有些工程經過10年多的考驗,證明了其良好的防腐效果。

3.1　GPF-94高效膨潤土降阻防腐劑的防腐機理
GPF294高效膨潤土降阻防腐劑的防腐機理,主要是利用鈣基膨潤土本身的特性[3],在研制時加入了一定比例的無機緩蝕劑、鈍化劑調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;由于降阻劑的結構密致,含氧量少,使鋼接地體基本上不和氧接觸,防止了吸氧腐蝕;加入的無機緩蝕劑、鈍化劑和膨潤土本身的作用在鋼接地體表面生成了一層鈍化膜,保護了接地體,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準電極電位低,起到了一定的“陰極保護”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,因此,鐵埋在具有弱堿性的降阻劑中受到了保護;接地體添加高效膨潤土降阻劑后,使接地體不直接與周圍土壤接觸,當接地體通過大的工頻接地短路電流和沖擊電流時,電火花發生在降阻劑與土壤之間,從而使接地體免遭電火花腐蝕。經試驗,該降阻劑對鋼接地體的平均年腐蝕率≤010035mm?年。

3.2　工程應用情況

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,由于山上為國家森林公園,土壤顯酸性,pH值為415,風化石土壤透氣性好,含氧量高,因而對鋼接地體造成了嚴重的腐蝕。為了降低接地電阻,在1988年以前曾先后進行了3次降阻改造,但改造效果都不穩定,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高效膨潤土降阻防腐劑進行改造,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,至今已經過14年,經開挖檢查,接地體沒發生任何腐蝕,至今完好如新,接地體表面還生成了一層白色的鈍化膜。