為提高電力接地裝置防腐蝕能力,增強腐蝕防護技術(shù),保障電力設備以及操作人員的安全,國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學研究院基于多年的理論研究和經(jīng)驗總結(jié),組織編寫了本書。 本書共分為十章,包括概述、電化學腐蝕、接地材料腐蝕的特征及機理、接地材料腐蝕環(huán)境和影響因素、接地材料的雜散電流腐蝕與防護、接地材料微生物腐蝕與防護、接地裝置防腐技術(shù)、直流接地極的腐蝕與防護、接地裝置土壤腐蝕評價、接地裝置腐蝕案例分析。 本書可供從事電力接地設計、安裝、運行維護、檢修的專業(yè)技術(shù)人員和管理人員使用,也可供相關(guān)專業(yè)師生參考。
腐蝕是金屬(材料)和周圍環(huán)境發(fā)生化學或者電化學反應而被破壞的現(xiàn)象,它具有普遍性、隱蔽性、漸進性和突發(fā)性等特點,不僅消耗資源、污染環(huán)境,還能造成災害事故。據(jù)中國工程院重大咨詢項目統(tǒng)計:2014年我國腐蝕總成本超過2.1萬億元人民幣,約占當年GDP的3.34%,相當于每個中國人當年承擔1555元的腐蝕成本,腐蝕代價相當驚人。接地裝置是電力系統(tǒng)中輸變電設備安全運行最重要的安全屏障,然而其腐蝕較為普遍,幾乎每個省份的接地裝置都存在不同程度的腐蝕,每年的改造費用多達上億元,因此接地裝置的腐蝕與防護一直是電力系統(tǒng)中主要的研究課題。我國接地裝置所用材料主要為熱浸鍍鋅鋼,鍍鋅厚度約60~80μm,由于接地裝置的特殊性,其接地材料一部分處于大氣環(huán)境中,一部分埋入土壤,大氣、土壤對其產(chǎn)生的電化學腐蝕作用是不可避免的,再加上日益嚴重的環(huán)境污染,雜散電流、微生物等因素也加劇了接地裝置腐蝕,造成了接地材料有效接地橫截面越來越小。隨著全球能源互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展,特高壓跨區(qū)域輸電、智能電網(wǎng)技術(shù)應用越來越普遍,對輸變電設備安全穩(wěn)定運行的要求也越來越高。隨著電壓等級的升高,接地短路電流不斷增大,接地材料由于腐蝕原因,使接地導體之間或接地引線與導體之間存在電氣連接不良的故障點,運行中滿足不了熱穩(wěn)定性要求,造成輸變電設備“失地”,若遇雷擊或者電力系統(tǒng)發(fā)生接地短路故障,將造成附近區(qū)域設備接觸電壓和跨步電壓迅速升高,電流反擊或電纜皮環(huán)流使得二次設備的絕緣遭到破壞,高壓竄入控制室,使控制設備發(fā)生誤動或拒動,進而造成一次設備的著火、損壞,發(fā)電廠、變電站全停,甚至發(fā)展成嚴重的大范圍停電事故,造成巨大的經(jīng)濟損失和惡劣的社會影響。該書分為11章,第1章介紹了電力系統(tǒng)接地裝置及其材料腐蝕概況,第2章介紹了電化學腐蝕基本原理,第3章、第4章詳細闡述了接地材料腐蝕的特征、機理、腐蝕環(huán)境和影響因素,第5章、第6章介紹了接地材料的雜散電流、微生物腐蝕與防護技術(shù),第7章重點闡述了接地裝置各種防腐技術(shù)及應用,第8章介紹了直流接地極的腐蝕與防護,第9章對接地裝置土壤腐蝕評價方法進行了細致說明,第10章對接地裝置腐蝕典型案例進行了分析,第11章介紹了接地網(wǎng)全過程技術(shù)監(jiān)督。本書力求理論聯(lián)系實際,側(cè)重于應用,為從事電力接地設計、安裝、運行維護、檢修的專業(yè)技術(shù)人員提供有益參考。本書在編寫過程中引用了國內(nèi)外同行一些資料和研究成果,在此謹向他們致以誠摯謝意。由于編者水平有限,疏漏謬誤之處在所難免,敬請讀者批評指正。編 者2016年12月
湖南省電力公司電力科學研究院成立于1956年,是湖南省電力公司技術(shù)中心,是集電力生產(chǎn)、試驗、研究、基建調(diào)試于一體的知識技術(shù)密集型電力試驗研究機構(gòu)。
前言概述1 1.1 電力系統(tǒng)接地1 1.2 電力接地材料的腐蝕6 電化學腐蝕15 2.1 電化學腐蝕現(xiàn)象與特征15 2.2 電化學腐蝕原理16 2.3 電化學腐蝕傾向的判斷20 2.4 電化學腐蝕速率34 接地材料腐蝕的特征及機理46 3.1 接地材料的腐蝕類型46 3.2 接地材料的電化學腐蝕機理47 3.3 接地網(wǎng)具體部位腐蝕機理54 接地材料腐蝕環(huán)境和影響因素57 4.1 大氣腐蝕及其影響因素57 4.2 土壤腐蝕及其影響因素65 接地材料的雜散電流腐蝕與防護75 5.1 雜散電流的產(chǎn)生75 5.2 雜散電流腐蝕的危害76 5.3 雜散電流腐蝕特點78 5.4 雜散電流腐蝕判斷標準79 5.5 雜散電流的防護79 接地材料微生物腐蝕與防護84 6.1 生物種類84 6.2 微生物腐蝕的特點85 6.3 微生物參與腐蝕的機理86 6.4 微生物腐蝕的影響因素90 6.5 我國材料土壤腐蝕試驗中微生物腐蝕91 6.6 微生物腐蝕的防護措施93 接地裝置防腐技術(shù)95 7.1 增大橫截面積95 7.2 選擇耐腐蝕性導電材料96 7.3 表面防腐技術(shù)121 7.4 陰極保護143 直流接地極的腐蝕與防護157 8.1 接地極概況157 8.2 接地極結(jié)構(gòu)型式157 8.3 接地極腐蝕機理161 8.4 接地極材料腐蝕與防護164 8.5 接地極入地電流對埋地金屬物的腐蝕影響171 接地裝置土壤腐蝕評價175 9.1 土壤腐蝕評價指標及分析方法175 9.2 接地裝置土壤腐蝕評價186 9.3 變電站防雷及接地裝置狀態(tài)量評價204 接地裝置腐蝕典型案例分析207 10.1 某110kV 輸電線路引下線腐蝕207 10.2 某500kV 變電站水平地網(wǎng)腐蝕214 10.3 某500kV 輸電線路接地網(wǎng)腐蝕223 10.4 某220kV 變電站接地網(wǎng)腐蝕1 226 10.5 某220kV 變電站接地網(wǎng)腐蝕2 230 接地網(wǎng)全過程技術(shù)監(jiān)督235 11.1 規(guī)劃可研階段236 11.2 工程設計階段237 11.3 設備采購階段241 11.4 設備制造階段246 11.5 設備驗收階段248 11.6 設備安裝階段252 11.7 設備調(diào)試階段255 11.8 竣工驗收階段257 11.9 運維檢修階段260 11.10 退役報廢階段263 參考文獻265