《变电所接地装置的阴极保护》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变电所接地装置的阴极保护（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,变电所接地装置的 阴极保护防蚀技术 The asepsis technology uhich protects the cathode of earthing equipment of the substation,国电机械设计研究院 杭州华电华源环境工程有限公司,2,一、概述,变电所接地网与接地体的总和，通称为变电所的接地装置。 根据电力行业与国家标准DL/T621-1997、DL/T5091-1999、GB50169-1992等对接地装置的要求，接地装置的接地电阻应符合 R2000/I (I是流经接地装置的最大入地短路电流，A)。,
2、杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,3,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,随着35kv以上的变电所内用于保护、操控的电子设备越来越多，因腐蚀导致接地装置断裂、电气连接性能变坏、接地电阻的升高等，其遭雷击过电压而产生严重的设备、人生事故的问题也日益突出。 由此可见，变电所的接地装置的性能优劣，直接关系到变电所的安全运行。,4,查找接地网、接地体断点和严重腐蚀段，已成为电力系统一项反接地装置与雷击过电压事故的重大措施。 一般通过开挖、检查，这种方法带有盲目性，且工作量大、速度慢，受运行条件的限制，有些还不能开挖。,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有
3、 限 公 司,5,因此，对变电所接地装置采取有效的腐蚀防护措施，显得非常重要。,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,6,二、土壤的腐蚀性,作为腐蚀环境，土壤和水、大气两个环境不同。土壤是由固相、气相和液相三相构成的不均匀多相体系，其影响因素很多，相互关系复杂。至今，还没有一种很准确评价土壤腐蚀性的方法。,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,7,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,影响土壤腐蚀性的主要因素有：土壤电阻率、含水量、含盐量、含氧量和微生物。 土壤环境中,金属钢结构的腐蚀，属电化学腐蚀范畴。腐蚀原电池，是最基本的形式。,8,杭
4、 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,接地装置电化学的腐蚀形式有：点腐蚀（碳钢的铁与碳微粒）、宏观腐蚀（盐碱地或使用降阻剂）、局部腐蚀（电解质或氧浓度差异）、电解腐蚀（直流电流的作用）、微弱的交流腐蚀（交流电流通过）。,9,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,所以，能够促进构成原电池的、影响腐蚀电池的土壤的理化性能，都能左右金属钢结构的腐蚀。,10,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,在土壤的众多参数中，表征土壤导电性能的土壤电阻率，常用作判断土壤腐蚀性的最基本的参数。对多数情况，土壤电阻率越小，则土壤腐蚀性越强。如表1，是世界各国的标准
5、；如表3，一般是中国的标准。,11,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,但在一些干燥的、土壤电阻率高（100m）的地区，虽然土壤腐蚀性较小，但却不能满足接地电阻的要求；而加了某些化学降阻剂后，满足了接地电阻的要求，因此可能增大了腐蚀性。,12,表1 土壤电阻率与土壤腐蚀性（.m）,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,13,此外，金属钢制结构件对地自然电位，也反映着土壤对金属钢制结构件的腐蚀性。我国的判别标准如表2、表3所示：,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,14,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,表2 钢材对
6、地电位与土壤腐蚀性,15,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,表3 土壤腐蚀性等级,16,三、接地装置与阴极保护,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,1.变电所接地装置的腐蚀 变电所接地装置的腐蚀，主要为电化学过程。由于金属钢的晶格、位错的不均匀及晶间缺陷等造成其化学性的不均匀性，同时，土壤本身物理化学性质也是不均匀的。因此，在接地体与土壤相界面上会产生多个腐蚀原电池，局部阳极为铁的溶解反应。,17,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,在天然土壤中，埋地钢接地装置的腐蚀，是不可避免的。据天津市电力公司调查统计，当地变电所钢接地装置的年
7、腐蚀率为1mm/a，220kv变电所接地装置的使用寿命仅为5-7年。 因此，必须对钢接地装置采取有效的腐蚀防护与控制措施，延长其使用寿命。,18,一般在地表下0.15 0.5m处，是处于土壤干湿交界的地方，接地扁钢极易受腐蚀。 因此，接地装置的敷设，一般规定埋深不能低于0.6m，并且规定了接地网的引出线在通过地表下0.6m引至地面外的一段，需特别加大截面，并作防腐处理。,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,19,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,目前，埋地扁钢接地装置防腐主要采用热镀锌，还有铜（镀铜、包铜）、铅包（较少用）的办法。 但是，在工程实际中，
8、镀锌（铜）层不可避免的在施工制作、搬运、焊接、回填过程遭受各类破坏，镀锌（铜）层会很快被腐蚀掉，失去保护效果。 铅埋地的毒副作用不言而喻。,20,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,值得特别注意的是：铜或铜包钢组成的接地装置，能与附近地下其他钢结构、钢管、电缆沟支架、和电缆的铅护套形成腐蚀原电池，铜作为腐蚀原电池的阴极，会加速地下其他金属结构的腐蚀。 欧洲与美国的接地装置近年淘汰采用铜结构的做法。,21,表4 金属的电位序列表,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,22,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,另外，由于接地装置上的电流流动
9、，造成了接地装置和大地电位的上升，这样就在接地装置上产生一个相对该相邻地电位的电位差。,23,从钢材对地自然电位与土壤腐蚀性的表中，可以清楚的看到：对地自然电位越高，腐蚀性越强，对地自然电位越底，腐蚀性越弱。,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,24,三、接地装置与阴极保护,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,2、阴极保护的原理 对埋地钢接地装置进行阴极保护，是通过与一个腐蚀电位低于铁自然电位的金属（如镁、锌等）耦接，或外加阴极电流，将钢结构电位降至低于局部微阳极开路电位，从而抑制了腐蚀的进行，使钢接地装置得到保护。,25,变电所钢结构接地装置的阴极保护
10、，主要可分为两大类：牺牲阳极法和强制电流（外加电流）法。,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,26,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,牺牲阳极法阴极保护，牺牲阳极金属因较活泼而优先溶解，向被保护金属通入一定量的负极直流电，使其相对于牺牲阳极的钢接地装置变成一个大阴极免遭腐蚀。,27,强制电流法阴极保护，则是由外部的直流电源直接向被保护钢接地装置通以阴极电流，使之极化，达到阴极保护的目的。它由辅助阳极、参比电极、直流电源和相关的连接电缆所组成 。工作原理如图（1）所示。,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,28,杭 州 华 电 华 源
11、 环 境 工 程 有 限 公 司,29,三、接地装置与阴极保护,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,3、阴极保护的方法： 钢结构接地装置阴极保护大致可分为： 牺牲阳极法(见图2)、 强制电流法（见图3）两种。,30,三、接地装置与阴极保护,3.1.牺牲阳极法 是利用电位比被保护金属结构低的金属或合金（如镁合金、锌合金、铝合金等）作为阳极，构成一个腐蚀电池。 在金属阴极（被保护结构）得到保护的同时，阳极不断地被消耗，故称为牺牲阳极。,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,31,三、接地装置与阴极保护,3.2.强制电流法（外加电流法） 是给被保护金属结构加一阴
12、极电流，而给辅助阳极（一般为高硅铸铁或废钢）加一阳极电流，构成一个腐蚀电池。 基于同样的原理，使金属结构得到保护。,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,32,三、接地装置与阴极保护,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,4.两种阴极保护方法的特点（表5）,33,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,34,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,图 2,35,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,图 3,36,四、阴极保护的应用,变电所钢接地装置采用金属阴极保护，如设计、安装合理，将可完全减缓与控制腐蚀。在
13、设计保护年限内，不会出现由于腐蚀导致断裂、电气连接性能变坏、工频接地电阻升高等现象，延长了使用寿命，并且可避免严重的人生、设备事故产生，使变电所始终保持安全运行状态。,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,37,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,欧洲早在20世纪50年代，阴极保护就在发电、变配电、交直流高压输电铁塔的接地装置中使用，并且取得较好的效果，使腐蚀得到了控制。保证了接地网的工频接地电阻不大于0.5，独立避雷针的工频接地电阻不超过10，完全满足了规程要求 。,38,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,国内过去囿于贵金属的缺乏、
14、电子技术的落后，应用成本很高，所以采用阴极保护很不容易，且不能普遍应用。 改革开放以来，随着材料及冶炼技术、电子技术与计算机技术的飞跃发展，应用成本大幅降低，使金属阴极保护防腐技术走向实用，已成为可能。,39,为此，国家建设部与质量监督检验检疫总局联合颁布强制标准电气装置安装工程接地装置施工及验收规范 (GB50169-2007)，以及国家发改委颁布电力行业标准电力工程地下构筑物防腐技术导则(DL/T5394-2007)都特别指出：除临时接地装置外，接地装置不应采用铜导线，应采用阴极保护等措施。,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,40,可见，变电所以及交直流高压输电铁塔接
15、地装置采用扁钢结构结合阴极保护技术，就是一种有效、可行的腐蚀防护作法与控制措施。,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,41,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,目前，国内外变电所接地装置的锈蚀防护与控制，通常采用： 钢结构镀锌防护； 铜（钢镀铜）防护（美国曾采用）； 钢结构结合阴极保护（牺牲阳极法、强制电流法）（欧洲采用）； 它们的经济技术性比较列表（表6）如下：,五、阴极保护技术经济性分析,42,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,43,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,44,杭 州 华 电 华 源 环 境 工
16、 程 有 限 公 司,45,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,变电所接地装置阴极保护防腐工程中，阳极（牺牲阳极或恒电位仪和辅助阳极）是主要材料；同时，还需要测试桩、参比电极、绝缘法兰等辅助材料。；,六、阴极保护常用设备材料,46,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,恒电位仪,47,野外用测试桩,市区用测试桩,测 试 桩 外 形,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,48,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,参比电极根据不同的作用分为携带式参比电极、固定式长效参比电极。根据所用的材料又可分为硫酸铜参比电极、锌铝硅参比电极、氯化银参比电极等。,49,杭 州 华 电 华 源 环 境 工 程 有 限 公 司,梯形镁合金牺牲阳极
