火力发电厂施工中的接地网腐蚀分析

杨永超(西北电建监理公司,西安 710032)

火力发电厂施工中的接地网腐蚀分析

杨永超
(西北电建监理公司,西安 710032)

本文论述了在施工过程中发现的接地网腐蚀，并重点对其原因进行分析，进而提出施工优化建议。

火力发电厂;施工;接地网;腐蚀分析;防护

1 工程概况

陕西府谷清水川电厂二期工程(2×1000MW)燃煤空冷超超临界发电机组位于陕西省府谷县北约20km处，是陕西省在建的装机容量最大的燃煤空冷发电机组。

该工程设计的接地装置主要包括防雷接地、防静电接地和保护用接地。防雷接地装置的作用主要是将雷电流引向大地，防止直击雷和感应雷造成的人身设备损害；保护接地主要用于设备外壳等的接地，防止设备内部绝缘损坏时设备外壳带电，防静电接地主要防止人员操作设备时随身的静电对电子设备产生的损害。

2 问题的提出

在我国，防雷接地网的主体一般为热镀锌扁钢焊接而成的接地网。本工程接地网设计使用寿命为30年，但在该工程的施工过程中，由于地下管道施工需要二次开挖，主接地网扁钢局部挖出后，经现场检查发现，部分位置挖出的接地扁钢腐蚀情况较为明显。接地网是否能发挥作用，对发电厂人员和设备安全运行起到至关重要的作用，因此有必要对该问题做详尽的探讨。

3 接地装置的腐蚀环境分析

接地网的主要接触介质为土壤，而土壤是一个复杂体系，由气、液、固三种状态的物质组成，随着温度、气候、季节等环境因素的变化，土壤的电阻率，氧化还原电位，含水率，pH值，透气性等特性也会随之产生相应改变；同时土壤中进行的的微生物活动，杂散电流都是引起接地装置腐蚀的因素。

3.1 影响土壤腐蚀性的环境因素

（1）土壤电阻率。土壤电阻率是土壤特性最基本的指标，通过土壤电阻率，可以确定土壤的腐蚀参数。根据我国的评价标准。当土壤电阻率小于20欧姆*米时，土壤的腐蚀性为强，当土壤电阻率处于20~50欧姆*米之间时，土壤的腐蚀性为中等，当土壤电阻率大于50欧姆*米之间时，土壤的腐蚀性较弱。

（2）土壤含水量。土壤中的水是一种电解液，是引起电化学腐蚀的前提。

（3）土壤的pH 值。土壤的pH 值表征土壤酸碱性，pH值影响化学腐蚀和电化学腐蚀的强弱。酸性土壤对金属的腐蚀性较强，中、碱性土壤对金属的腐蚀性较弱。

（4）土壤含氧量。土壤的含氧量是影响钢铁腐蚀的重要因素，除强酸性土壤外，钢铁在土壤中的腐蚀过程主要受下列阴极反应影响：O2+2H2O+4e-→ 4OH-。含水量和含氧量较高的土壤，对钢铁的腐蚀性更严重。同时，由于土壤密实度不同，氧气的渗透率也不同，如砂土中含氧量较高，黏土中的含氧量较低。同一套接地系统，不同部位含氧量不同，会发生浓度差腐蚀，浓度差腐蚀是一种电化学腐蚀，属于宏观腐蚀。

（5）含盐量。土壤含盐量越高，土壤的腐蚀性越强。同时土壤中各种离子也是金属发生电化学腐蚀的必要介质。

（6）其他因素。 温度、微生物对本工程的接地腐蚀分析无太大意义，而施工中的接地装置腐蚀与杂散电流无关，因此这三个因素在本文中不做分析考虑。

3.2 影响接地腐蚀的人为因素

施工中发生的影响接地腐蚀的人为原因包括：（1）接地掩埋深不够，容易发生吸氧腐蚀。（2）回填土质不均匀，回填材料不合格，不同部位的介质差异造成宏观腐蚀。（3）接地装置的焊接防腐处理不当，造成局部腐蚀过快。（4）接地引下线等部位未做过渡防腐措施，未刷防腐涂料。

4 接地装置防腐措施

工程中常用的接地防腐蚀措施有：①从接地材料主体解决问题，如通过加大截面积、更换接地材质或使用复合材料等②采用电化学保护的方法。比较典型的方法就是“阳极牺牲法”；③采用物理保护。如国外广泛采用的涂刷导电防腐涂料，就是一种较为实用的物理保护技术。

对比国内外一些案例发现：接地扁钢的热镀锌技术，对延缓接地腐蚀的效果非常不理想，一般情况下1~3年，镀锌层便腐蚀殆尽。而“阳极牺牲法”是一种较为成熟可靠的技术，该技术具有投资少，施工简便，保护完全并能消除杂散电流危害和降低接地电阻等优点，使用该技术后，接地的可用寿命延长到30年以上。

根据本工程情况，接地网设计考虑使用了较为符合实际情况的防腐方法，即使用了较大截面的的60mm×8mm碳钢为接地主材，要求对碳钢表面做热镀锌处理。同时在接地网上安装镁合金阳极牺牲极，作为阴极保护，设计防腐蚀方案较为完备。

5 结论及对接地施工的建议

5.1 接地网局部腐蚀较为严重可考虑有如下因素

（1）局部土壤pH偏差值较大，导致产生较强的化学腐蚀。

（2）局部土壤湿度、含盐量、含氧量等偏差值较大，产生了宏观电化学腐蚀。

（3）接地外露部分和地埋部分氧浓度差异，造成氧浓度差腐蚀，即局部电化学腐蚀。

根据现场勘查情况来看，即使是腐蚀较为严重的部位，其腐蚀总厚度也远小于《电力工程电气设计手册》所规定的允许腐蚀厚度，即0.1~0.2mm/年。同时综合现场情况：主接地网自施工完毕至今已接近三年。因此得出初步结论：施工中发现的接地扁钢镀锌层腐蚀的情况属于正常腐蚀范围。经建设单位对多处腐蚀较严重部位土壤取样送检，试验结果显示：“土壤性质未偏离设计允许的范围。”也形成了对该结论的支持。

5.2 笔者对接地网施工提出了如下建议,以减缓或避免人为原因造成的接地腐蚀加速

（1）接地网施工完成后，回填用土的化学性质应相同或相近，回填时应使用施工机械将回填土均匀夯实，使接地网各部位介质性质相近，密度均匀，减弱宏观电化学腐蚀。

（2）二次开挖时，应注意尽量减少或避免接地网暴露在水中或潮湿的泥土中的时间。

（3）局部腐蚀严重可考虑换土回填和重新安装接地装置，同时涂刷防腐，需要涂刷的面积较大时，为了不增大接地电阻，影响接地网运行时接地电流扩散，应涂刷导电防腐涂料。

[1]司振朝.变电站接地网的腐蚀与防护[M].

[2]中国腐蚀与防护学会.自然环境的腐蚀与防护—大气,海水,土壤[M].化学工业出版社,1997.