输电线路杆塔接地装置防腐措施
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【摘要】防雷装置的防护效果很大程度上取决于接地装置的效果，而接地装置又因各种原因容易被破坏，尤其是腐蚀的破坏。本文针对接地引下线和接地网的不同腐蚀环境、原因、机理和容易发生腐蚀的部位及其危害性，提出防止接地装置（接地体和接地线）腐蚀的具体措施。
【关键词】输电线路；接地装置腐蚀；防腐措施
0 引言
接地装置长期处在地下，特别是土壤电阻率低的地方，如潮湿且含有一些可溶的电解质，酸、碱、盐等成分的地方。这些水分和电解质对接地装置会产生腐蚀，极大地影响装置的使用寿命。腐蚀会造成接地网局部断裂，接地线与接地网脱落，形成严重的接地隐患或构成事故。据有关资料数据统计，每年都发生因接地装置腐蚀造成接地电阻超标，甚至断裂使一些设备“失地”的情况。防雷设备和电力设备“失地”会造成严重后果，使防雷设备失去作用，在接地短路故障发生时，使局部电位升高造成反击，使事故扩大。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。
近年来，江西赣东北供电公司对所辖一条220kV输电线路兴李线(该线路原为1998年建设的220KV兴景线，后经220KV李庄变电站破口接入运行)进行接地装置定期开挖检查时，发现接地网腐蚀严重，部分杆塔接地网甚至锈断。
1 接地装置腐蚀情况
为了了解220KV兴李线接地装置的腐蚀情况，对其接地装置进行了定期开挖检查。
220KV兴李线设计施工时接地引下线采用厚5mm的扁钢，接地网采用直径10mm的圆钢。档铜线42#、129#，接地网腐蚀严重，有的已经腐蚀断开，有的腐蚀后圆钢直径只有3mm，大部分钢筋腐蚀后，直径不足6mm，几乎导致地网失去作用，为此，巡视人员采取了对接地网断开的部分采用夹板临时固定的方法，后期再进行焊接处理。
根据巡视人员现场观察和中心技术人员的分析，兴李线的腐蚀存在以下特点:
(1)接地装置的圆钢在土壤中的腐蚀以锈层形式发展。成层状、树皮状，使圆钢层状分离，即剥蚀。严重时大块大块的完全连续的锈层脱离圆钢本体。清除锈皮后，可以看到圆钢表面个别的或小区域内有深坑和麻面，出现小孔状腐蚀坑，呈点状弥散分布，即形成点腐蚀或点蚀。
(2)由于当时各种因素的限制，没有选择合适的防腐措施，造成了有效地网面积随着时间的推移逐渐减小，雷电流冲击时，使地网断裂或失去原有的泄流作用，易引发设备事故和人身事故。
上述这些接地网腐蚀问题直接关系输电线路的防雷效果。因此，必须引起高度重视，全面分析接地网腐蚀的成因，采取相应的预防和防护及改造措施，防患于未然。
2 接地装置的腐蚀和影响因素
2.1 接地装置的腐蚀环境
接地装置的腐蚀环境主要有两种，即大气腐蚀和土壤腐蚀。
金属材料的大气腐蚀主要是材料受大气中所含的水分、氧气和腐蚀性介质(包括 、 、 、烟尘、表面沉积物)的联合作用而引起的破坏。
而土壤腐蚀是指土壤的不同组成部分和性质对材料的腐蚀。由于土壤是一个由气、液、固三相物质构成的复杂系统，其中还存在着若干数量不等的土壤微生物，其新陈代谢也会对材料产生腐蚀。如果把气候、地区分布考虑进去，那么，即使是同一种土壤，腐蚀性大小也是不同的。由此可见，土壤腐蚀性的研究是一个非常复杂的问题。
接地装置中，接地引下线的腐蚀主要是大气腐蚀，而接地网的腐蚀主要是土壤腐蚀。而接地引下线进入土壤的部分，既有大气腐蚀的环境，又有土壤腐蚀的环境。
2.2 大气腐蚀的机理
温度和相对湿度是引起金属在大气中腐蚀的重要原因。当金属与比其表面温度高的空气接触时，空气中的水蒸汽可在金属表面凝结，即结露，这是金属发生潮的大气腐蚀的基本原因。当空气中相对湿度到达某一临界值时，水分子金属表面形成水膜，从而促进了电化学过程的发展，表现出腐蚀速度迅速增加，此时的相对湿度即为金属腐蚀临界相对湿度。金属表面如有微细的缝隙、氧化物、小孔、吸潮的盐类及灰尘等存在，由于毛细管的凝聚作用，其结露的临界湿度降低，这就是经常见到的钢铁构件的狭缝中，盖有灰尘的表面或有锈层处，特别容易生锈的原因。
2.3 土壤腐蚀的机理
土壤腐蚀属于电化学腐蚀，它和其它介质中的电化学腐蚀过程一样，因金属和介质的电化学不均一性形成腐蚀原电池，这是腐蚀发生的根本原因。实质上土壤腐蚀是水溶液腐蚀的一种特例。它受土壤的pH值、杂散电流、化学反应、电阻率和微生物作用的影响极大。氧和水是土壤腐蚀的关键因素。但因土壤介质具有多相性，不均匀性等特点，所以除了有可能生成和金属组织的不均一性有关的腐蚀微电池外，由土壤介质的宏观不均一性所引起的腐蚀宏电池，在土壤腐蚀中往往起着更大的作用。
与接地网腐蚀有关的土壤性质主要有:孔隙度(透气性)、含水量、电阻率等。而这些影响因素又是相互联系、共同作用的。
透气性较好的石渣土、风化石等粗粒无粘性土壤中的接地网腐蚀程度较轻。而在密不透气的粘土中，地网容易发生严重的腐蚀，粘性越大，腐蚀越严重。这是因为在氧浓差电池的作用下，透气性差的区域将成为阳极而发生严重腐蚀。而在透气性良好的土壤中也更容易生成具有保护能力的腐蚀产物层，阻碍金属的阳极溶解，使圆钢腐蚀速度减缓。
土壤中含水量对腐蚀的影响很大，土壤中的水份对于金属溶解的离子化过程及土壤电解质的离子化都是必要的。有资料表明，当土壤含水量很高时，饱和度大于95%，氧的扩散渗透受到阻碍，腐蚀减轻。当湿度降到10%以下，由于水份的短缺，阳极极化和土壤电阻加大，腐蚀速度又急速降低土壤电阻率越小，土壤腐蚀也越严重。粘性土电阻率较低，地网处于此种土质中腐蚀较大，而石渣土等土质的电阻率较大，腐蚀较轻。
3 接地装置防腐措施
3.1 接地极防腐措施
3.1.1正确选用接地体用材、埋深和采取优质施工工艺
为了防止接地体腐蚀，选用材料很关键，一般不要使用再生钢。接地体的埋深一定要达到0.6m以上，并用细土回填，分层夯实，不要用碎石和建筑垃圾回填。对焊接头的焊口长度，焊接质量要严格把关，不能有虚焊、假焊现象。对焊口要刷防锈漆进行处理。施加降阻剂防腐剂要均匀，不要有脱节现象，对施加降阻剂和不施加降阻剂的地方要刷防锈漆进行过渡，防止因电位不同引起的电化学腐蚀。
3.1.2 用性能优良的高效降阻剂
高效降阻剂是一种新型降阻剂材料。性能优良的降阻剂具有稳定的化学性能，对接地金属无腐蚀作用，同时还能保护金属不受腐蚀。《降阻剂技术条件》规定，在实验室的试验中表面腐蚀率应不大于0.03mm/年，在埋地的金属腐蚀试验中表面平均腐蚀率应不大于0.05mm/年。降阻剂呈弱碱性，且降阻剂浆料在24小时内能完全凝固。从化学角度看，一方面，降阻剂呈弱碱性对接地体有一定的保护作用；另一方面凝固后的降阻剂将成为金属电极的固体保护层，以隔离土壤中腐蚀液体的侵入。自2004年以来，江西赣东北供电公司先后对一些土壤电阻率高且需要采取防腐措施的杆塔接地基础，采用高效降阻剂，辅助其他降阻手段和合理的设计，接地电阻值均达到国家标准。通过近几年来的跟踪测试表明：接地装置接地电阻值稳定，且随着时间的推移，接地电阻值稳中有降，接地体基本无腐蚀现象发生。
3.1.3 阴极保护法
阴极保护法是通过对被保护金属（如接地网的普通碳钢）进行外加阴极极化来防止金属腐蚀的方法。阴极保护可通过两种方法实现，一是牺牲阳极法；二是外加电流法。牺牲阳极法简单易行，它是在被保护的接地网上连接电位更负、更容易腐蚀的金属或合金（如镁及镁合金阳极、锌合金阳极），靠阳极的腐蚀溶解达到保护阴极（接地网）的目的。外加电流法（亦称强制电流法）是利用外加直流电源，将被保护的接地网与电源的负极连接，使接地网变成阴极而极化，从而达到防止金属腐蚀的目的。两种阴极保护方式各有特点，它们在接地网的保护中得到了成功的应用。阴极保护要根据土壤特性（主要是土壤电阻率，其次是土壤的PH值、含水率、透气性）、接地网的总表面积、总的保护电流来设计。但无论采取何种阴极保护方式，都应使接地网的阴极电位≤－850mV（相对Cu/CuSO4饱和电液），或者使接地网的自然腐蚀电位负移（250-300）mV，不小于100mV。只有接地网的阴极极化电位得到保证，才能有效地防止金属的腐蚀。接地网的最小保护电流强度一般在10mA/m2-100mA/m2之间。接地网实施阴极保护时整个地网不需要使用降阻剂，但埋设牺牲阳极或辅助阳极的地方需要化学填实包或碳素回填料，以降低阳极的接地电阻。接地网防腐采用阴极保护后一般可以延长使用寿命25年-30年。
3.2 接地线的防腐措施
接地线最容易发生的腐蚀部位是从地下与水平接地体连接处直到地面上1m处，因为此处接地引下线经过两种不同的腐蚀环境，腐蚀电位不同，特别容易发生因电位不同而引起的电化学腐蚀。采取的措施是从地下与水平接地体连接处开始刷沥青漆或防锈漆，直到地上与设备连接处，并定期进行维护。
结束语：
接地装置的防腐是造成接地隐患，产生接地事故的主要原因，因而要密切关注。对接地装置的防腐问题应从选材、设计、施工、运行、维护等多方面入手。对防腐和降阻困难的场所，使用高效降阻防腐剂显示了较好的效果，已为大量的工程实践所证明。对只需防腐不需降阻的场所，采用阴极保护也是有效的。
参考文献
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【4】卢刚，耿风慧，丁锐等.变电站接地网的“阴极保护”防腐技术【J】.供用电，2001，（10）：34-36
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