电力设备接地装置的腐蚀与防护

摘 要：经济的快速发展使得电力设备的应用极为广泛，在方便人们生活的同时，也存在着一些安全隐患。为确保电力设备的正常运行及人身安全，接地防护至关重要。在对接地装置及其作用进行介绍的基础上，分析了影响该装置发生腐蚀的关键因素，为更好的实现腐蚀控制，提出了切实可行的防护措施。

关键词：电力设备；接地装置；腐蚀；防护

1 引言

接地装置是保障电力系统正常运行及设备和人身安全的关键环节，是接地系统的组成要素，对接地效果能够产生直接的作用。电力设备接地装置的防护原理在于利用金属接地装置把事故发生时电力设备中产生的强电流引入大地，以此避免设备及人身安全受到破坏。该装置主要是由钢质材料的接地引下线及接地体组成的，接地体埋于地下而长期直接和土壤产生接触，所处的恶劣环境使其极易受到腐蚀。接地装置发生腐蚀后会使其阻值增大而造成自身的导电能力降低，严重时会引起接地网发生局部断裂等问题，缩短使用寿命，从而带来极大的安全隐患。所以，分析电力设备接地装置腐蚀发生机理并做好安全防护工作相当重要，必须引起足够的关注和重视。

2 接地装置作用

接地装置能够达到多种接地目的，按照作用主要分为保护性接地及功能性接地。大量不同设备所用的大型公共接地网必须具有全面的使用功能。保护性接地是为避免因异常事故的发生对人身及设备安全产生威胁而采用的接地装置，主要包括安全接地和防雷接地。安全接地是通过把电力设备的金属外壳和不带电的金属部分进行接地以确保人身安全。防雷接地主要是将产生的雷电流导入大地，使雷过电压下降，从而实现防雷保护所采用的接地装置。功能性接地主要包括工作接地和仪控接地。其中工作接地主要是为维护系统的正常工作而设置的，比如为了使电网与大地具有稳定的电势差，将变压器的中性点直接引入大地。仪控接地也即电子系统接地，比如在发电厂中应用的监控系统、晶体管继电保护系统等的接地装置，可以有效的避免外界干扰。

3 接地装置的腐蚀

3.1 腐蚀机理

从腐蚀机理角度来看，接地装置一般发生化学腐蚀、电腐蚀两种形式。其中化学腐蚀是由于接地体与直接接触的非电解质进行的纯化学反应。其特点是在金属表层和氧化物之间直接转移电荷，无电流形成。接地装置发生纯化学腐蚀并不常见。电腐蚀是由金属处于电解质溶液中形成微型电池所造成的破坏。因为金属材料中含有其它成分，导致接地体各位置的电势有所不同，由此形成多个原电池。当接地体表层的水膜溶有酸性气体及一些盐类物质时，便会形成电解质溶液，在此条件下极易发生氢化过程与还原反应而造成电腐蚀。

3.2 腐蚀环境

从腐蚀发生的自然环境来看，电力设备接地装置的腐蚀包括大气腐蚀及土壤腐蚀等。大气腐蚀主要是指引入线因直接置于空气中而发生的腐蚀。空气所含水分及氧气构成了腐蚀发生的条件，其中水分对腐蚀速度产生主要影响。如果接地体表层无水膜附着，此时的大气腐蚀为纯化学腐蚀；否则，为电腐蚀。此外，水膜厚度对腐蚀速度产生主要影响。因为接地装置的重要部分都埋设于地下，土壤腐蚀最为关键，属于电化学腐蚀。土壤含有水、氧、电解质成分，通常显中性，不过也有偏酸性的沼泽土及偏碱性的盐碱土。对土壤腐蚀的抑制途径主要包括阳极或阴极控制及电阻控制。土壤中水、盐的含量对腐蚀过程的影响最为显著，而其pH值、土壤电阻率、微生物的活动状态、电化学特性的分布及杂散电流都会对土壤腐蚀产生影响。

4 主要防护措施

电力设备接地装置无时无刻不发生着腐蚀过程，而系统的检修与维护需要投入较高的成本，所以合理的防护措施就更为重要。主要的防腐措施为：

（1）增加接地导体截面

增加接地导体截面从而降低接地电阻是最为直接的防护途径。在达到热稳定性需求的条件下增加截面虽然能够在一定程度上减缓腐蚀过程，不过未能从根本上解决腐蚀问题，还会使投入的成本增加。

（2）选用耐腐蚀有色金属作为接地导体

大多有色金属均拥有较高的抗腐蚀特性，其中接地体材料选用铜、铅的情况较为常见。不过有色金属的价格较高，同时存在刚度较低，难以施工的问题。为增加接地体的刚性，需要加大导体截面，这将极大的降低经济效益。

（3）涂刷复合材料

接地装置通常采用成本低、刚性大、便于获取的碳素钢材料制成。由于铁的化学性质较为活泼，易发生腐蚀，因此可以在碳素钢材表层涂刷适当厚度的有色金属来提高抗腐蚀性能。复合材料实际上就是采用特殊制作工艺在碳钢表层复合上具有较大厚度的有色金属，其中镀锌技术就是应用最为普遍的一种。

（4）阴极保护法

阴极保护是指把要保护的金属作阴极，通过将阴极极化的方法改进金属外部的电化学均匀性以抑制腐蚀速率。阴极保护彻底的阻碍了腐蚀过程，积极抑制腐蚀反应，使得更高效更彻底的对接地装置进行保护。阴极保护法能够通过牺牲阳极及外加电流两种途径实现，不过对于电力设备接地装置来说，由于牺牲阳极法更为方便可行，同时不需进行专门的维护，防腐效果较为显著，因而更为适合。

此外，通过施加具备一定技术要求的降阻防腐剂或者涂刷导电防腐材料也可以有效的抑制腐蚀的发生。

5 结束语

电力设备接地装置防护工作必须引起充分的关注，防腐措施的应用要根据具体情况进行选择。对于腐蚀严重、防腐要求严格的情况，应当采用阴极保护法或者施加满足技术要求的防腐剂的防护措施。防腐措施的合理选用有利于保证接地装置较好的导电能力，使电力设备处于安全稳定的工作状态。

参考文献

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