本書概述了電網(wǎng)基本組成與電網(wǎng)常用金屬材料，從土壤腐蝕特性、土壤腐蝕評價(jià)方法、雜散電流腐蝕等方面闡述了接地網(wǎng)材料的腐蝕與防護(hù)問題；從變電站接地網(wǎng)三維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)檢測及重構(gòu)、接地網(wǎng)腐蝕成像診斷裝置研發(fā)與現(xiàn)場應(yīng)用等方面給出了接地網(wǎng)實(shí)際腐蝕程度診斷方法與成果，從大氣腐蝕影響因素出發(fā)，描述了變電站、輸電桿塔的大氣腐蝕機(jī)理與防護(hù)方法；同時(shí)，敘述了超高壓直流輸電系統(tǒng)的腐蝕過程與防護(hù)對策，以及輸配電系統(tǒng)絕緣子的污閃原理與防治方法等。
電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中聯(lián)系發(fā)電和用電的設(shè)施和設(shè)備的統(tǒng)稱。由于電網(wǎng)暴露在戶外等各種惡劣環(huán)境中，因而，電網(wǎng)材料面臨著大氣腐蝕、土壤腐蝕等各種腐蝕失效與破壞。構(gòu)成電網(wǎng)的導(dǎo)線、塔架、設(shè)備等多為金屬材料，金屬材料的腐蝕是一個(gè)自發(fā)的、不可逆的過程，因此，適時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)材料的腐蝕速率并進(jìn)行有效防護(hù)對于確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。
本書針對電網(wǎng)各環(huán)節(jié)中金屬材料的腐蝕問題，詳細(xì)分析了電網(wǎng)不同系統(tǒng)中金屬材料腐蝕的類型與特性，闡明了各種腐蝕問題相對應(yīng)的腐蝕評估與在線監(jiān)測方法，同時(shí)提出了有效的防護(hù)方法�？梢詾楫�(dāng)前新基建以及電力行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展、確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供科學(xué)的腐蝕失效數(shù)據(jù)支撐與有效的防護(hù)技術(shù)。
電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代生活的基礎(chǔ)，是表征一個(gè)國家工業(yè)化、現(xiàn)代化的標(biāo)志。截至2022年底，全國發(fā)電總裝機(jī)容量25.6億千瓦、全國總發(fā)電量8.39萬億千瓦·時(shí)。
電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中聯(lián)系發(fā)電和用電的設(shè)施和設(shè)備的統(tǒng)稱，屬于輸送和分配電能的中間環(huán)節(jié)，它主要由連接成網(wǎng)的送電線路、變電站、配電站和配電線路組成；通常把由輸電、變電、配電設(shè)備及相應(yīng)的輔助系統(tǒng)組成的聯(lián)系發(fā)電與用電的統(tǒng)一整體稱為電網(wǎng)。截至2022年底，全國220kV及以上變電設(shè)備容量為477144萬千伏·安，220kV及以上輸電線路回路長度為82.63萬千米；全國跨區(qū)、跨省送電量分別達(dá)到6876億千瓦·時(shí)和1.60億千瓦·時(shí)；尤其是特高壓線路建設(shè)取得了重要進(jìn)展，至2020年底，我國已建成“14交16直”、在建“2交3直”共35個(gè)特高壓工程，在運(yùn)在建特高壓線路總長度4.8萬千米。2019年9月，全長3324km、輸送容量1200萬千瓦的準(zhǔn)東-皖南±1100kV高壓直流輸電工程正式投入運(yùn)行，是國際高壓輸電領(lǐng)域的重大技術(shù)跨越和重要里程碑。
構(gòu)成電網(wǎng)的導(dǎo)線、塔架、設(shè)備等都是由金屬材料組成的，金屬腐蝕是一個(gè)自發(fā)的、不可逆的過程，因此電網(wǎng)材料面臨著大氣腐蝕、土壤腐蝕、雜散電流腐蝕等各種類型的腐蝕，腐蝕范圍涵蓋了主變壓器、隔離開關(guān)、電流互感器、緊固件、電力金具、輸電線路導(dǎo)線、戶外端子箱、線路桿塔等所有設(shè)施，材質(zhì)涉及鋼、鋁、銅、鋅及其合金等。因此，對電網(wǎng)材料腐蝕與防護(hù)的研究意義重大。
長沙理工大學(xué)電網(wǎng)腐蝕與防護(hù)技術(shù)課題組從20世紀(jì)90年代開始涉足變電站接地網(wǎng)方面的腐蝕與防護(hù)技術(shù)研究工作，主持完成了湖南省自然科學(xué)基金“電力接地網(wǎng)腐蝕機(jī)理研究（05JJ30198）”、湖南省科技攻關(guān)項(xiàng)目“接地網(wǎng)陰極保護(hù)-導(dǎo)電涂料聯(lián)合保護(hù)（04GK3028）”、湖南省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“TiO2/CNTs-FEVE氟碳防污閃雜化涂層材料研究（2013GK2006）”；作為項(xiàng)目主要參與單位，完成國家電網(wǎng)公司重大研究項(xiàng)目“重工業(yè)污染區(qū)輸電線路桿塔和接地網(wǎng)腐蝕防治技術(shù)研究與示范（2012—2014）”、湖南省重大科技專項(xiàng)“電網(wǎng)智能化監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用（2012—2015）”中“接地網(wǎng)金屬材料電化學(xué)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控與專家系統(tǒng)”等項(xiàng)目研究。同時(shí)，課題組得到省級電力、電網(wǎng)公司及其他單位的大力協(xié)作與支持，完成了寧夏電力公司“變電站土壤腐蝕性評價(jià)及地網(wǎng)金屬腐蝕與防護(hù)研究”“寧夏電網(wǎng)變電站主接地網(wǎng)狀態(tài)評估及治理研究”，江西電力公司“接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)的電化學(xué)方法診斷”“土壤試驗(yàn)盒及加速腐蝕實(shí)驗(yàn)臺試制”，河北電力公司“大氣環(huán)境中輸變電設(shè)施腐蝕評價(jià)與診斷研究”“大氣腐蝕模擬試驗(yàn)裝置開發(fā)”，浙江電力公司“閥冷系統(tǒng)腐蝕機(jī)理研究及防腐技術(shù)開發(fā)”，湖南電力公司“新型長效氟碳防腐涂層研究”，內(nèi)蒙古電力公司“變壓器油復(fù)合抗氧化劑的篩選及其電化學(xué)檢測方法研究”“變壓器油質(zhì)檢驗(yàn)、在線監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究”，廣東電網(wǎng)公司“改性氟碳涂料在高壓絕緣子防污閃中應(yīng)用研究”“防污閃氟碳涂料的理化電氣試驗(yàn)與施工工藝研究”，廣西電網(wǎng)公司“快速測定變壓器油中抗氧化劑含量的電化學(xué)研究”，以及廣州市技術(shù)監(jiān)督局“石墨烯改性導(dǎo)電涂料的研制及其應(yīng)用研究”等項(xiàng)目研究工作。課題組培養(yǎng)電網(wǎng)化學(xué)方面的研究生40余名、獲得國家授權(quán)發(fā)明專利18項(xiàng)；同時(shí)，課題組成員參與制定了《接地網(wǎng)腐蝕診斷技術(shù)導(dǎo)則》（DL/T 1532—2016）、《接地網(wǎng)土壤腐蝕性評價(jià)導(dǎo)則》（DL/T 1554—2016）等電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
本書主要內(nèi)容包括：電網(wǎng)基本組成與電網(wǎng)常用金屬材料、接地網(wǎng)材料的腐蝕與防護(hù)、變電站接地網(wǎng)三維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)檢測與腐蝕成像診斷裝置研發(fā)、變電站與輸配電桿塔的大氣腐蝕機(jī)理與防護(hù)方法、超高壓直流輸電系統(tǒng)的腐蝕過程與防護(hù)對策，以及輸配電系統(tǒng)絕緣子的污閃原理與防治方法等。
本書得到長沙理工大學(xué)“十三五”校級專業(yè)綜合改革項(xiàng)目（應(yīng)用化學(xué)），及長沙理工大學(xué)“應(yīng)用化學(xué)”國家一流專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目的資助，在此表示衷心感謝！
本書適合電網(wǎng)的運(yùn)行、研究及管理人員參閱，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)師生參閱。
因水平有限，書中難免存在不足之處，懇請讀者批評指正。
編著者
朱志平，長沙理工大學(xué)，教授。1985年開始在我國電廠化學(xué)專家王杏卿教授指導(dǎo)下從事熱力設(shè)備腐蝕與防護(hù)的研究，主要研究凝汽器銅管的局部腐蝕與陰極保護(hù)技術(shù)在凝汽器防腐上應(yīng)用問題；獲碩士學(xué)位后，在電力部熱工研究院參加工作，主要從事熱力設(shè)備的腐蝕與防護(hù)、鍋爐水處理技術(shù)、水化學(xué)工況的研究與技術(shù)開發(fā)工作，主持1項(xiàng)電力部重點(diǎn)科研項(xiàng)目（灰水閉路循環(huán)系統(tǒng)采用活性晶種與惰性晶種混合防垢法的試驗(yàn)研究，1991-1994，經(jīng)費(fèi)24萬），參與多項(xiàng)電力部研究課題，獲3項(xiàng)電力部熱工研究院科技進(jìn)步獎。1996年調(diào)入長沙理工大學(xué)，2003評聘教授。2005.08至2006.08在日本北海道大學(xué)作訪問教授工作一年。
主持完成電力部、湖南省科技攻關(guān)、電力集團(tuán)公司科研項(xiàng)目60多項(xiàng)，主持的研究項(xiàng)目獲湖南省科技進(jìn)步獎2項(xiàng)、中國電力科學(xué)技術(shù)獎1項(xiàng)。在Chemistry Letters、Corrosion、Anti-Corrosion Methods and Materials、《中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)》《熱能動力工程》《無機(jī)材料學(xué)報(bào)》《Advanced Science Letters》《Trans. Nonferrous Metals Soc. China》《腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)》《中國電力》《中國給水排水》《熱力發(fā)電》《材料保護(hù)》《水處理技術(shù)》《腐蝕與防護(hù)》《工業(yè)水處理》等期刊及國際會議發(fā)表論文80多篇，有多篇論文獲獎，近30篇論文被SCI、EI收錄。
出版專著6部，授權(quán)專利9項(xiàng)，獲國家計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)1項(xiàng)。
第1章 電網(wǎng)及常用金屬材料概述 001
1.1 電網(wǎng)基本組成 001
1.1.1 送電線路 002
1.1.2 變電站 010
1.1.3 配電站 013
1.1.4 配電線路 015
1.2 配電系統(tǒng)概述 017
1.2.1 配電系統(tǒng)的組成 018
1.2.2 配電回路 021
1.2.3 智慧電網(wǎng) 024
1.2.4 直流/交流輸配電 026
1.3 電網(wǎng)常用金屬材料 033
1.3.1 輸電桿塔 034
1.3.2 配電網(wǎng)的線材 035
1.3.3 電纜 036
1.3.4 銅/鋁過渡線夾 037
1.3.5 接地材料 037
參考文獻(xiàn) 038
第2章 變電站金屬材料的腐蝕與防護(hù) 039
2.1 土壤腐蝕特性 039
2.1.1 土壤腐蝕概述 039
2.1.2 土壤腐蝕分類 040
2.1.3 土壤腐蝕特征 044
2.2 土壤腐蝕性評價(jià)方法 045
2.2.1 現(xiàn)場實(shí)測技術(shù) 046
2.2.2 土壤理化性能評價(jià)法 046
2.2.3 電化學(xué)方法 059
2.3 接地網(wǎng)金屬材料的腐蝕與防護(hù) 059
2.3.1 接地網(wǎng)材料概述 059
2.3.2 接地網(wǎng)腐蝕特性 061
2.3.3 接地網(wǎng)金屬腐蝕的評估方法 064
2.3.4 接地網(wǎng)腐蝕在線監(jiān)測技術(shù) 065
2.3.5 接地網(wǎng)的防護(hù)方法 067
2.4 雜散電流的腐蝕與防護(hù) 073
2.4.1 雜散電流腐蝕概述 073
2.4.2 雜散電流的危害 078
2.4.3 直流雜散電流腐蝕的防護(hù)方法 078
2.5 變電站金屬材料的大氣腐蝕與防護(hù) 080
2.5.1 大氣腐蝕與腐蝕程度分級 080
2.5.2 工業(yè)大氣中變電站的腐蝕機(jī)理 085
2.5.3 工業(yè)大氣中變電站的防護(hù)方法 092
2.5.4 濱海大氣中變電站的腐蝕與防護(hù) 093
參考文獻(xiàn) 101
第3章 大型接地網(wǎng)三圍拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)檢測及重構(gòu) 105
3.1 接地導(dǎo)體位置磁場法檢測原理 105
3.1.1 磁場法簡介 105
3.1.2 微分法導(dǎo)體拓?fù)涠ㄎ辉?106
3.1.3 微分法導(dǎo)體埋深檢測原理 110
3.1.4 接地網(wǎng)拓?fù)淇焖僦貥?gòu)技術(shù)原理 111
3.1.5 磁場法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 118
3.2 高抗干擾測試部件設(shè)計(jì) 122
3.2.1 磁場測量傳感器的抗干擾設(shè)計(jì) 122
3.2.2 磁場測量線圈傳感器設(shè)計(jì) 124
3.2.3 磁場測量傳感器性能測試 127
3.3 拓?fù)錂z測裝置整體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 131
3.3.1 系統(tǒng)裝置整體設(shè)計(jì)思路 131
3.3.2 交流激勵電流源設(shè)計(jì) 133
3.3.3 磁場信號采集及處理電路設(shè)計(jì) 135
3.3.4 系統(tǒng)整體裝置的組裝實(shí)現(xiàn) 138
3.3.5 數(shù)據(jù)傳輸軟件開發(fā) 139
3.4 裝置的功能以及性能測試 143
3.4.1 激勵源功能以及性能測試 143
3.4.2 單支路測試 144
3.4.3 田字形模擬接地網(wǎng)測試 148
3.4.4 接地網(wǎng)拓?fù)錅y試現(xiàn)場應(yīng)用 150
參考文獻(xiàn) 158
第4章 大型接地網(wǎng)腐蝕成像診斷及裝置研發(fā) 160
4.1 接地網(wǎng)圖紙自動識別建模技術(shù) 160
4.1.1 圖像預(yù)處理 160
4.1.2 圖紙向量化 162
4.1.3 后處理生成接地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 162
4.2 接地網(wǎng)成像檢測技術(shù)研究 164
4.2.1 接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)診斷算法研究 164
4.2.2 接地網(wǎng)EIT成像診斷算法研究 166
4.3 接地網(wǎng)腐蝕診斷裝置開發(fā) 177
4.3.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu) 177
4.3.2 數(shù)據(jù)采集模塊 177
4.3.3 數(shù)據(jù)通信裝置 179
4.3.4 數(shù)據(jù)循環(huán)測量 179
4.3.5 裝置外觀 180
4.4 接地網(wǎng)診斷軟件及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)開發(fā) 180
4.4.1 接地網(wǎng)診斷軟件算法研究 180
4.4.2 接地網(wǎng)診斷軟件開發(fā) 184
4.4.3 接地網(wǎng)數(shù)字化檔案管理技術(shù)研究 188
4.5 接地網(wǎng)診斷技術(shù)及其裝置的應(yīng)用實(shí)踐 193
4.5.1 現(xiàn)場真型模擬實(shí)驗(yàn) 193
4.5.2 現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)踐 196
參考文獻(xiàn) 204
第5章 輸電桿塔的腐蝕與防護(hù) 205
5.1 輸電桿塔腐蝕概述 205
5.1.1 概述 205
5.1.2 南方冰雪災(zāi)害導(dǎo)致輸電桿塔破壞情況 206
5.2 輸電桿塔腐蝕分類 207
5.2.1 按腐蝕部位分類 207
5.2.2 按腐蝕介質(zhì)分類 208
5.3 輸電桿塔腐蝕機(jī)理與影響因素 209
5.3.1 桿塔腐蝕影響因素 209
5.3.2 桿塔腐蝕機(jī)理 211
5.3.3 桿塔防腐的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 212
5.4 工業(yè)大氣中桿塔的腐蝕與防護(hù) 212
5.4.1 輸電桿塔大氣腐蝕概述 212
5.4.2 工業(yè)大氣中桿塔腐蝕機(jī)理 213
5.4.3 工業(yè)大氣中桿塔防護(hù)方法 214
5.5 濱海大氣中桿塔的腐蝕與防護(hù) 218
5.5.1 濱海大氣中桿塔腐蝕概述 218
5.5.2 濱海大氣桿塔腐蝕機(jī)理 218
5.5.3 濱海大氣桿塔腐蝕防護(hù)方法 220
5.6 冷涂鋅技術(shù) 222
5.6.1 冷涂鋅概述 222
5.6.2 冷涂鋅特點(diǎn) 224
5.6.3 冷涂鋅的涂裝應(yīng)用 225
5.7 氟碳防腐涂料及其應(yīng)用 229
5.7.1 氟碳防腐涂料概述 229
5.7.2 氟碳涂料在防腐蝕行業(yè)的研究現(xiàn)狀 230
參考文獻(xiàn) 243
第6章 超高壓直流輸電系統(tǒng)的腐蝕與防護(hù) 244
6.1 超高壓直流輸電概述 244
6.1.1 直流輸電 244
6.1.2 我國特高壓直流輸電發(fā)展概況 245
6.2 直流接地極與接地極電流引發(fā)的腐蝕與防護(hù)問題 246
6.2.1 概述 246
6.2.2 直流輸電接地極材料的耐蝕與應(yīng)用 247
6.2.3 特高壓直流接地極電流對管道腐蝕的影響 249
6.2.4 接地極電流下金屬管道的防護(hù)措施 252
6.3 閥冷系統(tǒng)的腐蝕與防護(hù) 254
6.3.1 換流站閥冷系統(tǒng)概述 254
6.3.2 換流站均壓電極結(jié)垢問題 257
參考文獻(xiàn) 264
第7章 絕緣子污閃與防護(hù) 266
7.1 絕緣子污閃問題 266
7.1.1 概述 266
7.1.2 絕緣子污閃過程 267
7.1.3 絕緣子污閃的原因 270
7.1.4 絕緣子直流污閃特性研究 270
7.1.5 絕緣子污閃模型 273
7.2 絕緣子防污閃措施 277
7.2.1 概述 277
7.2.2 絕緣子污閃預(yù)防措施 277
7.2.3 絕緣子在線檢測方法 280
7.3 RTV防污閃涂料 283
7.3.1 概述 283
7.3.2 RTV涂料組成及其性能要求 284
7.3.3 RTV涂料的優(yōu)點(diǎn)與缺陷 286
7.3.4 RTV絕緣子老化特征與評估方法 287
7.3.5 RTV涂料改性研究 291
7.4 氟碳防污閃涂料 293
7.4.1 概述 293
7.4.2 FEVE氟碳樹脂 294
7.4.3 防污閃氟碳涂料配方研究與優(yōu)化 295
7.5 復(fù)合絕緣子的老化、裂紋與修復(fù) 298
7.5.1 概述 298
7.5.2 復(fù)合絕緣子老化機(jī)理 300
7.5.3 復(fù)合絕緣子老化評估方法 301
參考文獻(xiàn) 305
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