鄭州電力設計院
2023年11月
張玉敏鄭州電力設計院 450012
摘要：接地裝置在執行中起著非常關鍵的作用，是一次及二次裝置的安全命脈，但因接地裝置容易發生腐蝕，造成接地網區域性斷裂、接地線與接地網脫落，從而形成嚴重的接地隱患和構成事故。若能解決好變電站接地裝置腐蝕難題，滿足高、低壓電氣裝置長期、安全生產要求,保
障系統和裝置的安全穩定執行，則能大大提高電網執行的經濟效益和社會效益。
關鍵詞：電力系統；變電站；接地技術；接地裝置；腐蝕；防腐；措施
1、前言
變電站的接地系統是維護電力系統安全可靠執行、保證執行人員和電氣裝置安全的根本保障和重要措施。近年來，隨著電力系統容量的迅速擴大，入地短路電流的大幅公升高、先進監控裝置抗干擾能力的減弱，我們更應該密切關注接地技術，接地技術也漸漸發展成為一門與電氣工程、電氣安全、電磁場理論、數值計算方法、地質勘探及測量技術等科學相關的交叉學科。
變電站的接地裝置則在執行中起著非常關鍵的作用，是一次及二次裝置的安全命脈，但因接地裝置容易發生腐蝕，造成接地網區域性斷裂、接地線與接地網脫落，從而形成嚴重的接地隱患和構成事故。目前，為了減少故障幾率，均對變電站腐蝕情況採取了一系列的應對措施，若能解決好變電站接地裝置腐蝕難題，滿足高、低壓電氣裝置長期、安全生產要求，保障系統和裝置的安全穩定執行，則能大大提高電網執行的經濟效益和社會效益。
2、腐蝕
我們仔細觀察任何一種金屬侵入電解液中都會發生如下現象：金屬晶格中的陽離子進入溶液中，留下負電荷，另一方面，溶解液中的陽離子也沉積到金屬上，使金屬的正電荷趨於過剩，總之，把金屬侵入電解質溶液中，在金屬和溶液中就會發生上述兩種相反的作用。當金屬在電解液中，陽離子的溶液和沉析達到平衡後，都會形成乙個穩定的電極電位，其大小取決於金屬和電解液的特性、溫度和濃度等因素，因此，不同金屬在同一電解質溶液中的電極電位也不會相同，這就是金屬的腐蝕及耐腐蝕性不同的原因，也表明不同的腐蝕介質、溫度和濃度對金屬的腐蝕速度均有影響。
我們常見的金屬自然電位序列表為：金》不鏽鋼》銅》標準氫電極》錫》鉛》鋼、鑄鐵》硬鋁合金》鋁》鋅，我們可以知道金屬是否容易受到腐蝕，即在自然電位序列中將不同位置的兩種金屬組合到一起時，將使賤金屬成為陽極，***成為陰極的電池，陽極將受到腐蝕。如在鋼製水槽旁附近若有銅棒或銅線的電極，則鋼水槽首先受到腐蝕。
腐蝕可以從三方面定義：
i、 由於材料與環境反應而引起的材料破壞和變質；
ii、 除了單純機械破壞以外的材料的一切破壞；
iii、 冶金的逆過程
總之腐蝕是由於物質和環境反應而引起的損耗。金屬的腐蝕是金屬表面與周圍介質發生化學和電化學反應引起的破壞現象。腐蝕過程是化學的、電化學的和物理的。
化學腐蝕是指金屬表面與周圍介質發生化學反應而引起的腐蝕現象，其特點是腐蝕的過程中無電流產生；物理腐蝕是指單純的物理溶解作用引起的破壞，如金屬在高溫溶鹽、溶鹼、液態金屬相接觸時就會出現這種腐蝕；電化學腐蝕時指金屬表面與周圍介質發生電化學反應而引起的腐蝕現象，其特點是腐蝕過程中有電流產生，金屬在潮濕氣體、海水、土壤及電解液溶液中的腐蝕過程絕大多數屬於電化學腐蝕。
3、接地裝置的腐蝕環境
接地裝置的腐蝕環境主要分大氣腐蝕和土壤腐蝕兩種，在變電站中常見的這兩種腐蝕是接地引下線和電纜溝內的均壓帶、各種垂直和水平接地體的腐蝕。腐蝕的程度主要取決於用於保護構築物和連線線埋在或浸沒在腐蝕性環境中時會受到腐蝕的影響。
土壤中的含水量、電阻率、通氣性和鬆緊度、土壤的ph值及土壤含鹽量都對腐蝕有著直接的影響。
4、接地網腐蝕調查及相關危害
對一些變電站進行了開挖調查，發現均有不同程度的腐蝕，有的接地網的扁鋼已被腐蝕掉80%且有多處斷裂。造成相關一次裝置燒壞、二次裝置被串入高壓，嚴重威脅著裝置和執行人員的安全。
鄭州電力公司按照省公司《關於開展電力工程接地網接地裝置普查的通知》（豫電〔2002〕402號）的要求，開展了認真細緻的工作, 對主裝置接地檢查的結果是：所轄110kv變電站主裝置接地存在的問題主要是常莊、孝義、馬莊、衛星變電站的熱穩定校核不符合要求，地網腐蝕嚴重，部分儲油裝置、主變中性點為單點接地，不滿足兩點接地的要求，龍門架是通過爬梯接地的，不符合要求 。對地網開挖檢查36個變電站,除個別的腐蝕較嚴重其餘的目前情況良好，符合要求。
其中對220kv金岱變電站進行的調查結果為：
i、 敷設在電纜溝和經過電纜溝的接地線有一定腐蝕，原有40mm × 4mm扁鋼已不符合目前電力系統新提供的短路電流的要求，需更換為80mm×8mm熱鍍鋅扁鋼。
ii、 執行的主接地網有一定腐蝕。主接地網原有500mm2扁鋼也已不符合目前電力系統新提供的短路電流的要求，需更換為800mm2鍍鋅扁鋼。
iii、 執行的避雷針地網有一定腐蝕。
總結：腐蝕的原因是電纜溝內經常積水，比較潮濕，潮氣在接地扁鋼表面形成許多小水珠或一層水膜，氧氣在水珠或水膜內的濃度不均勻，在水珠邊緣和中心間形成氧濃差腐蝕電池，邊緣部分為陰極，中心部分為陽極。
對110kv上街變電站進行的調查結果為：
主要裝置接地引下線與地網導通情況的測試採用直流雙臂電橋測量。測量接線見圖1：
測量結果：
地網.避雷針測試表：
接地引下線導通情況測試表：
對110kv永安變電站進行的調查結果為：
地網.避雷針測試表：
接地引下線導通情況測試表：
由上述結果可知，接地引下線及地網均存在一定的腐蝕。
接地網損壞造成的危害有：
變電站接地網是防雷接地、保護接地、工作接地三者的統一；如果接地網損壞，雷電流就不能引入大地，雷電過電壓對變電站設施及執行人員將造成危害；裝置絕緣損害，危及人身安全，不能滿足系統執行方式的需要，不能保證電氣裝置和二次系統在正常和事故狀態下可靠工作。
5、腐蝕原因及相關建議
總結造成腐蝕的原因有如下幾個方面：
i、 接地網設計中沒有充分重視按腐蝕條件合理選擇導體的材料及截面積，譬如在腐蝕性較強的地區或重要變電站對接地裝置使用功能和壽命要求較高的地區，應首先考慮選用銅材料。優先採用圓棒性金屬（銅或鋼）作水平主接地極及接地引下線盡量避免使用扁鋼。對於選擇接地線的截面如按公式sg≥ig√te/c,其中te取主保護動作時間tm、斷路器失靈動作保護時間tf和斷路器開斷時間t0的算術和，如按te=0.
5s選擇接地截面則會偏小，應按te=2s選取較合適。
ii、 對接地引線和接地網導體沒有採取必要的防腐措施，這樣隨著時間的推移，導體的有效截面不斷減小，以致不能滿足熱穩定和動穩定的要求，當工頻接地短路電流或雷電流流經接地網時，可能因發熱或電動力導致接地體和接地引線斷裂，引起裝置事故，造成巨大經濟損失。可以改變電纜溝的接地線的傳統布置方式，可將電纜溝的接地線嵌於電纜溝混凝土兩壁中，以降低防腐速度。
iii、 施工方面的各種原因，如焊接有問題，還有不能保證接地體回填土的質量等。
6、防腐措施
接地體在土壤中的腐蝕主要原因是由於導體表面的物理化學的不均勻性，或是因為與不同材料的導體相鄰近或相接觸，和土壤中的電解質溶液構成原電池而引起的。所以我們應該想辦法消除形成腐蝕原電池的各種條件或盡量減緩極化反應速度。現將目前常用的幾種防腐措施進行分析。
i、 正確選擇導體材料
對接地體材料的選擇應進行技術經濟的全面分析比較。目前普遍採用的接地網導體是銅和鋼兩種。銅的抗腐蝕能力強，但與接地網連線或相鄰的裝置外殼、構架基礎、電纜皮、水油氣管道都是由鋼鐵或鉛做成的，它們會與銅構成原電池，加速腐蝕。
考慮到未鍍鋅的鋼鐵在土壤中的腐蝕速率為銅的4~5倍，而鍍鋅鋼的腐蝕速率一般為銅的1~2倍，我們目前採用的是鍍鋅鋼為接地網導體材料。但從長期執行的技術經濟分析來說，採用銅接地體材料比鋼接地體材料好。
變電站接地材料的腐蝕調查
摘要 通過對兩個66 kv變電站接地網的全面開挖,調查了接地網的腐蝕狀況,並分析了接地網產生腐蝕差異化的原因。關鍵詞 接地網腐蝕1 接地裝置是確保電力裝置安全執行和人身安全的重要環節。然而,由於原接地設計及建設標準偏低,使接地的技術現狀與電力裝置技術的飛速進步不相適應,尤其是未能有效解決接地網的防腐...
接地裝置的腐蝕與防腐措施
1問題的提出 接地裝置是接地系統中的重要組成部分，接地裝置的好壞，直接影響到接地 防雷接地 工作接地和防靜電接地 的效果。在生產實踐中，做好測報系統裝置接地的重要性已逐漸被認識並得到了足夠的重視。接地裝置長期處於地下或陰暗 潮濕的環境中，容易發生腐蝕，因而會影響接地裝置的使用壽命，造成接地網區域性斷...
變電站接地網材料的選擇
編輯 萬佳防雷 小黃 電力系統的接地是對系統和網上電氣裝置安全可靠執行及操作維護人員安全都起著重大的作用。研究接地體的布置 連線，接地體的材質等是保證系統安全穩定執行的必要措施之一，所以說設計 施工高標準的接地系統的變電站防雷工作的重中之重。一 變電站接地網作用概述 接地網作為變電站交直流裝置接地極...