摘　要：讨论了接地装置的腐蚀环境和易发生腐蚀的部位;分析了接地装置腐蚀的原因、机理及危害;介绍了加入GPF294高效膨润土降阻防腐剂等防止接地装置腐蚀的措施及其适用场所。

关键词：接地线;接地体;接地装置腐蚀;接地装置防腐措施

1　引言

接地装置如长期处在地下或阴暗、潮湿的环境中,则最容易发生腐蚀。由于接地装置的腐蚀会极大的影响装置的使用寿命,造成接地网局部断裂,接地线与接地网脱离,形成严重的接地隐患或构成事故。笔者曾对河南省某地的6座110kV变电所和2座发电厂的设备接地进行了检查,结果发现有146处设备接地与地网不通[1],其中最为严重的是某110kV变电所的110kV避雷器、互感器间隔和35kV的避雷器、互感器间隔与地网不通,还有一座发电厂的主变压器与地网不通。另有一座110kV变电所接地网断裂成若干小网。最后检查原因是接地线因腐蚀断裂而造成的。另外还发现不少输电线路杆塔接地引下线因腐蚀而发生开断现象。因腐蚀断裂造成一些设备“失地”,特别是一些主设备和防雷设备“失地”会造成严重后果,会使防雷设备失去作用,会在接地短路故障发生时,使局部电位升高,高压向低压反击,使事故扩大。前述某变电所就曾因避雷器间隔“失地”而多次发生雷害事故。某电厂也曾因油开关的接地引线锈蚀开路,而在开关发生接地短路时,高压向低压反击,使电缆沟内的控制电缆和保护电缆着火,发展成瘫痪性的事故。因而对接地装置的腐蚀问题必须认真对待,并采取切实可行的防腐措施进行防护。

2　接地装置腐蚀环境和腐蚀机理

2.1　接地装置的腐蚀环境
接地装置的腐蚀环境主要分为两种:(1)大气腐蚀;(2)土壤腐蚀。大气腐蚀主要是接地引下线和电缆沟内的均压带,土壤腐蚀主要是各种垂直和水平接地体。

2.2　接地装置容易发生腐蚀的部位及其原因
接地装置容易发生腐蚀的部位主要有:①设备接地引下线及其连接螺丝;②各焊接头;③电缆沟内的均压带;④水平接地体。

这些部位既有大气腐蚀的环境,又有土壤腐蚀的环境,引起腐蚀的原因主要为电化学腐蚀,但以吸氧腐蚀为主,在一些工业污染严重的场所,如在有害气体存在的场所,还存在化学腐蚀。据我们检查,大多数设备与地网不通的原因都是接地引下线腐蚀断裂。

接地体的腐蚀原因是多方面的,大致归纳为以下几个方面。
①土壤腐蚀性强,特别是在偏酸性的土壤、风化石土壤和砂质土壤中,最易发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
②接地体采用再生钢材,这样的钢材由于杂质超标,在地下易发生电偶电池腐蚀。
③使用了腐蚀性较强的降阻剂,特别是一些化学降阻剂,由于含有大量的无机盐类,加速了接地体的电化学腐蚀。一些固体降阻剂也由于膨胀系数与钢接地体不一致,经过一定的时间后与接地体产生缝隙,产生了腐蚀电位差,加速了接地体的腐蚀。
④属于施工方面的原因有:a,接地体埋深不够,上层土壤含氧率较高,吸氧腐蚀快;b,用砂子,碎石和建筑垃圾作回填土;c,焊接头存在虚焊、假焊现象,对焊接头没有做防腐处理;d,对接地引下线没采取过渡防腐措施,没有刷防腐漆;e,扩大地网时,把新地网接到原地网的电缆沟,或把设备的接地接到电缆沟的均压带,而电缆沟的均压带又不定期地进行防腐处理,因焊接头腐蚀断开造成地网支解。

3　防止接地装置腐蚀措施

对接地装置的防腐问题,笔者从1987年起进行了大量的研究、试验和探索,现在对可埋入地中的水平和垂直接地体已研制出了GPF294降阻防腐剂,且已在大量的接地工程中得到了成功的应用,有些工程经过10年多的考验,证明了其良好的防腐效果。

3.1　GPF-94高效膨润土降阻防腐剂的防腐机理
GPF294高效膨润土降阻防腐剂的防腐机理,主要是利用钙基膨润土本身的特性[3],在研制时加入了一定比例的无机缓蚀剂、钝化剂调整降阻剂的酸碱度为偏碱性,pH值为10左右,H 的浓度小,使析氢腐蚀无法存在;由于降阻剂的结构密致,含氧量少,使钢接地体基本上不和氧接触,防止了吸氧腐蚀;加入的无机缓蚀剂、钝化剂和膨润土本身的作用在钢接地体表面生成了一层钝化膜,保护了接地体,降阻剂中含有的大量的钙、镁、铝等金属氧化物,它们的金属离子都比铁的标准电极电位低,起到了一定的“阴极保护”作用;铁的氢氧化物Fe(OH)3属于碱性氢氧化物,仅能与酸反应,因此,铁埋在具有弱碱性的降阻剂中受到了保护;接地体添加高效膨润土降阻剂后,使接地体不直接与周围土壤接触,当接地体通过大的工频接地短路电流和冲击电流时,电火花发生在降阻剂与土壤之间,从而使接地体免遭电火花腐蚀。经试验,该降阻剂对钢接地体的平均年腐蚀率≤010035mm?年。

3.2　工程应用情况

3.2.1.　某微波站接地装置防腐处理
某微波站位于河南与湖北两省交界的山上,海拔700多米,微波站所处位置为风化石土壤,土壤电阻率13008?m,微波站建成后接地装置的接地电阻为188,由于山上为国家森林公园,土壤显酸性,pH值为415,风化石土壤透气性好,含氧量高,因而对钢接地体造成了严重的腐蚀。为了降低接地电阻,在1988年以前曾先后进行了3次降阻改造,但改造效果都不稳定,其主要的原因就是接地体的迅速腐蚀,一般<12mm的圆钢,2年以后就腐蚀掉一半,3年后就曾因腐蚀造成断裂,10kV充油铠装电缆的金属铠装,不到3年,金属铠装就全部腐蚀烂掉,由于腐蚀也造成了接地装置的接地电阻迅速回升。1988年我们使用GPF294高效膨润土降阻防腐剂进行改造,用降阻剂包围在水平和垂直接地体的四周,使用降阻剂30t,接地装置的接地电阻从178降到2168,3年以后逐渐下降到2128,最后稳定到2108。这次改造的最大成功是彻底的解决了接地装置的腐蚀问题,该接地装置在1988年5月改造后,至今已经过14年,经开挖检查,接地体没发生任何腐蚀,至今完好如新,接地体表面还生成了一层白色的钝化膜。