接地网的腐蚀机理及防治措施

2023-06-27 理论教育版权反馈

【摘要】：下面分别说明接地网各部位的腐蚀机理。阴阳极相距仅数毫米或数微米的,一般称为微电池腐蚀。当腐蚀电池达几十厘米的、数米的、乃至几千米时,这种大阳极和阴极就构成宏电池腐蚀,它是接地网主干线腐蚀的主要形式,其结果导致接地网导体形成穿孔和严重局部锈蚀,而且腐蚀速度较高。显然,污秽地区的应力腐蚀较清洁区更为严重。引起电缆沟接地体电化学腐蚀的必备条件为接地体表面有水珠或水膜,发生电化学腐蚀的湿度约为65%以上。

接地网是由金属导体组成的。金属腐蚀的本质是金属原子失掉电子后变成金属离子,这些金属离子再与其所接触的物质结合成腐蚀产物。金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种,大多数情况下两种腐蚀同时存在,后者较严重,是接地网腐蚀的主要形式。下面分别说明接地网各部位的腐蚀机理。

表9-11　某些运行变电所电缆沟接地体腐蚀数据

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注表中“＞”的意义为,在检查时扁钢已腐蚀断,计算腐蚀率时只能用投运年去除投运时的扁钢厚度,计算的腐蚀率明显偏小,故用了“＞”。

表9-12　接地网不同部位的年腐蚀率推荐值

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1.主接地网干线

主接地网干线的局部腐蚀主要是电化学腐蚀,它是由于土壤中电解质浓度的不均匀性造成的,如主接地网各部分所在土壤的水饱和程度不同,致使土壤中扁钢表面的不同部位之间产生电位差,形成腐蚀电池。

腐蚀电池按阴阳极距离的大小可分为微电池腐蚀和宏电池腐蚀。阴阳极相距仅数毫米或数微米的,一般称为微电池腐蚀。例如土壤中小片金属试样的腐蚀基本上可看成是微电池腐蚀,其外形特征十分均匀。当腐蚀电池达几十厘米的、数米的、乃至几千米时,这种大阳极和阴极就构成宏电池腐蚀,它是接地网主干线腐蚀的主要形式,其结果导致接地网导体形成穿孔和严重局部锈蚀,而且腐蚀速度较高。

2.接地引下线

接地引下线的局部腐蚀基本是土壤内的金属腐蚀,由于接地引下线埋设深度不同,会构成宏观腐蚀电池。其影响因素很多,如土壤的性质、温度及均匀性等都对腐蚀速度有一定影响,影响较大的是氧浓差电池引起的电化学腐蚀。接地引下线 (如扁钢)从空气中垂直入地部分,扁钢与土壤间会有一很小的间隙,使垂直段的扁钢周围充满空气。而拐弯处或拐弯以后的扁钢与土壤能较紧密地贴在一起,其周围的空气则垂直段少,由此引起接地引下线不同部位周围土壤含氧浓度的不同,在垂直段与拐弯段就形成了氧浓差腐蚀电池。缺氧的拐弯段为阳极,不缺氧的垂直段为阴极。腐蚀电流从缺氧的拐弯段 (阳极)出发,经过土壤到不缺氧的垂直段(阴极区),通过接地体构成回路。因电流走最小阻力的路径。在缺氧区与不缺氧区的距离最短处电流比较集中,腐蚀也最严重。

应力也是造成接地引下线拐弯处腐蚀的原因之一,接地扁钢与一定的介质 (如碱、硝酸及工业大气)接触将会产生应力腐蚀。由于应力撕破了金属的保护膜,使金属表面出现许多微小裂纹,造成表面电化学过程不均匀,裂纹尖端的微小表面比没有裂纹表面的电位负而成为阳极,没有裂纹的表面为阴极,由于它们两个部分的面积相差很大,造成了大阴极和小阳极。使裂纹的尖端部分成为腐蚀的活性点,裂纹不断向纵深发展,最终导致断裂。显然,污秽地区的应力腐蚀较清洁区更为严重。

泄漏电流也会使接地引下线腐蚀。当有泄漏电流流过接地引下线时会加速其腐蚀,虽然交流电流不产生腐蚀,但大约有0.01%的交流电流在钢筋水泥的交界处被整流成直流,而小的直流电流会造成钢材料的腐蚀。据统计,在1A 电流下,水泥中的钢筋一年可腐蚀9kg。

3.电缆沟中的接地带

电缆沟中的接地带,其腐蚀也主要是电化学腐蚀。由于电缆沟内比较潮湿,潮气在接地扁钢表面形成许多小水珠或一层水膜。由于氧气在水珠或水膜中的浓度不均匀 (如水珠边缘部分氧的浓度大于中心),在水珠的边缘和中心间就形成了氧浓差腐蚀电池,边缘为阴极,中心为阳极,造成了接地扁钢的腐蚀。引起电缆沟接地体电化学腐蚀的必备条件为接地体表面有水珠或水膜,发生电化学腐蚀的湿度约为65%以上。相对湿度越高,腐蚀速度越快,如相对湿度从90%增加到100%时,锈蚀量约增大20倍左右。如果相对湿度小于65%,对接地体就几乎没有危害,若变电所由于下雨等原因造成电缆沟经常积水,且水气不易扩散使得电缆沟内潮气较大,会造成电缆沟接地带腐蚀率增大。

接地网的腐蚀机理及防治措施

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