输电线路接地装置发生腐蚀的问题对策研究

王国斌

（山西汾西矿业集团有限责任公司供用电分公司，山西 介休 032000）

0 引言

输电线路按照电能性质可分为交流输电线路和直流输电线路；按照电压等级可以分为输电线路和配电线路；按照形式可分为架空线路和电缆线路。根据不同的工程需求会采用不同的输电线路安装方式，比如远距离输电线路通常采用假设在地面之上的架空输电线路，其他的工程一般会选择输电电缆，可最大限度避免自然灾害。然而，无论是哪种输电线路，均容易受到外部环境的威胁，造成输电线路的腐蚀问题，进而影响电力输送的可靠性，甚至发生人员伤亡事故。而这其中最易遭到腐蚀的部分就是接地装置，因此，避免接地装置的腐蚀则成为保证输电线路安全送电的关键，而分析其腐蚀原因并提出相应的应对措施就成为目前急待解决的问题。鉴于此，本文针对目前国内输电线路接地装置发生腐蚀的原因进行浅析，研究其影响因素，探讨目前存在的问题，研究相应的改进措施并对未来的发展趋势进行展望，以期为未来电力系统的稳定运行奠定理论基础。

1 输电线路接地装置发生腐蚀问题的原因

1.1 输电线路接地装置的作用

接地装置是电力系统中的重要组成部分，与电力输送可靠性和安全性密不可分。在接地装置中，被称作接地体的是与大地直接相连的部分，通常是金属导体，具有良好的导电作用。接地装置的作用主要是保护电力输送的可靠性与人身的安全性，通常可依据其作用分为如下3 类：

（1）在电力系统中利用大地作为导线，以保证系统正常运行所进行的接地，称之为工作接地，比如供电系统中常用的变压器中性点接地。

（2）将电气装置外壳及其他由绝缘体包裹的金属部分进行接地，避免当绝缘体发生破坏时，发生不必要的安全事故，称之为保护接地或者安全接地。比如发电机等电气设备的外壳接地，主要目的是避免触电。

（3）安装过电压保护装置的金属接地，比如避雷器的接地、避雷针的接地等，其主要目的是防止恶劣天气如雷击对输电线路造成的损害，也避免了触电事故的发生，通常也称之为过电压保护接地，当遭遇雷击时，可以向大地释放电流，保证输电线路的安全运行。

而在这其中，作为接地装置主要指标之一的就是接地电阻，因此提高接地电阻的安装水平就显得尤为重要。显而易见，当电流经过接地装置时，接地电阻势必会发生发热的现象，导致接地电极发生点位升高的现象，从而引起接地装置发生烧毁。这一方面无法保证正常运行，另一方面也会引起电流在大地表面随意流动，进而引发触电事故的发生。

虽然我国科技化水平不断提高，但目前针对输电线路接地装置的研究尚不成熟，对于国内外先进技术的掌握也并不全面，接地装置安装技术与相关专业人员还远远达不到世界先进水平的要求，仍存在缺陷与不足。

输电线路接地装置需要考虑多方面因素，近年来，随着我国现代化水平的不断提升，远距离输电线路的增加也进一步增大了输电线路的难度，相应提高了输电线路接地装置的设置要求。因此，在输电线路接地装置设置过程中，电力企业相关工程人员须结合工程实际，在确保输电线路可靠性与稳定性的前提下，采取有效、合理的接地装置设置方式，提高接地装置可靠性，保证输电线路在长期运行的情况下，接地装置可以有效地发挥其作用，确保工程的顺利进行以及防护安全。

1.2 输电线路接地装置发生腐蚀的种类

由上文所述，输电线路接地装置由于长期暴露于恶劣的地下环境中，极易发生腐蚀问题，进而导致接地电阻升高的现象发生，影响输电线路运行安全。其发生腐蚀的种类主要包括2 类：①外界环境，如土壤、电流等方面的腐蚀，需要通过改善接地装置防腐材料来进行减小。②由于工程人员的工作失误导致的人为原因，这一类需要工程作业人员在日常操作中最大限度地进行避免。

针对第一类腐蚀种类，还可以归结为3 方面原因：①由土壤自身的性质引起的接地装置腐蚀，比如土壤的酸碱度、电阻率、含水量、透气度等都会对接地装置造成一定影响。②接地装置的材料属性，比如杂质不合规范、降阻剂的使用等，从而引发电化学腐蚀。③由于庞大的工程量，引起的电流腐蚀。

由此可见，输电线路接地装置的腐蚀种类繁多，须根据实际情况分析腐蚀原因并提出相应的防腐措施。

1.3 输电线路接地装置发生腐蚀的部位

经过长时间的输电线路接地装置腐蚀案例分析，通常情况下，接地装置易发生腐蚀的部位包括接地装置连接螺丝、焊接头、接地引入线、接地体以及电缆均压带。这就需要工程人员对这些部位进行格外关注，在相关材料的选取及安装方式上进行优先防腐考虑。

1.4 输电线路接地装置发生腐蚀的原因

土壤环境引发的化学腐蚀。众所周知，土壤是一个复杂的生态系统，不仅包括由气相、液相、固相组成的单相或多相共存的物质，还包括了大量微生物，其在日常活动中就会引发土壤中含水量、含氧度、酸碱度等特性的变化。而土壤环境特性的改变就会导致输电线路接地装置的腐蚀。

比如当含水量提高时，就会导致土壤加速对金属的腐蚀过程，一方面导致金属本体丧失正常工作的能力，另一方面也会导致接地电阻的增大，进而引发接地装置的加速腐蚀；当土壤含氧度提高时，就会导致接地体与其发生化学反应，金属产生生锈的现象；当酸碱度发生变化时，特别是酸度较高的土壤，极易引起吸氧腐蚀的发生，使接地装置更快地发生腐蚀现象。

接地装置引发的电化学腐蚀。由于输电线路接地装置所处环境十分复杂，当接地装置接触了电解质溶液时，就会发生电化学反应，从而引发电化学腐蚀。当接地装置采用含有杂质较多的材质时，就会导致接地装置表面形成微型电池结构，与水及无机盐溶液相遇后，就会形成电解质溶液，从而引发严重的电化学腐蚀问题。除此之外，当接地装置选用了腐蚀性较高的降阻剂时，就会影响电解质溶液的酸碱度，从而进一步加速接地装置的电化学腐蚀。

由此，电化学腐蚀发生的主要原因可归因为电化学反应的发生，而化学反应的发生多是由于输电线路在土壤环境中的复杂因素。因此，在后期的研究过程中，需要更多地关注接地装置的材料选择问题。

工艺技术不精湛引发的腐蚀。显而易见，决定输电线路接地装置防腐性能的很大一部分因素不是一朝一夕可以解决的，但在我国很多输电线路工程中，还有一部分接地装置发生腐蚀的原因是由于施工工艺的不精湛，而这一因素是可控的，是可以最大限度地进行避免。

通过对大量的接地装置腐蚀问题进行归纳总结，发现主要包括如下3 方面内容：①接地装置深度不够。土壤表层含水量和含氧量水平均比下层高，倘若接地装置没有进行深埋时，就会加速金属体与空气、水分的结合，从而加快腐蚀现象的发生。②对接地装置埋填的材料没有进行筛分，从而导致接地装置周围填充了很多沙砾、碎石等填充物，这就导致接地装置与空气的接触面积增大，也加速了腐蚀现象的发生。③工程人员的偷工减料，比如没有对接地引入线、焊接头等装置进行防腐漆的刷涂等防腐措施的采取，缺乏对相关装置的细节考量等。

因此，在对输电线路接地装置进行施工的过程中，电力相关企业需要提高重视程度，对工程作业人员进行定期进行安全培训与相关技术培训，最大限度地避免人为因素导致的接地装置腐蚀问题，从而出现安全隐患，引发安全事故。

工程管理不充分导致的腐蚀，这里面就包括工程前的接地装置设计方案。由于输电线路所处环境及气候条件均十分恶劣，这就要求各工程单位因地制宜地选择相应的接地装置防腐措施，比如防腐漆材料的选取、防腐装置的设置方式等；而在接地装置设置过程中，就要求电力单位严格按照施工图进行现场作业，并根据现场出现的随机问题进行合理修改；对于输电线路接地装置的维护，是一个长期的重要环节，需要有严格的验收标准，在保证工程人员人身安全的前提下，最大限度地提高接地装置设置水平。

除此之外，输电线路接地装置发生腐蚀的原因还有很多，比如工程人员专业知识较为薄弱，导致无法准确应对不确定因素导致的工程问题；比如科技化水平较低，导致接地装置很大程度依赖于工程人员的技术水平，无法进行产业自动化升级；比如总结分析不到位，导致相似的问题一再发生，从而使工程人员进行重复性工作。因此，对于输电线路接地装置这样特殊的工程，需全方位、多角度进行考量，对其防腐措施，更是需要全面地提出应对措施。

2 输电线路接地装置发生腐蚀问题的改进措施

2.1 积极采用新型材料

由上文所述，输电线路接地装置发生腐蚀问题多是由于其材料属性与土壤特性发生的化学反应导致的，这就要求今后在防腐材料的研发中加大投入，主要关注如下3 方面：①接地装置电阻须低于土壤，与此同时还要与金属电阻相似。②要求接地装置对于土壤的酸碱度具有一定的耐受能力。③在施工过程中，最大限度地保证安装简易性与可靠性，同时须具有成本低的特点。

近年来，随着我国电力行业的飞速发展，人们对于输电线路接地装置防腐材料的研究也越来越广泛。这其中引起人们广泛关注的莫过于非金属接地装置的应用，其强大的抗腐蚀能力以及导电性能使得在如今的输电线路工程中收到强烈的欢迎。且目前大多采用石墨作为原材料，对环境也具有一定的保护。

2.2 大力推广复合型材料

由上文可知，当接地装置采用含有杂质较多的材质时，就会加速腐蚀现象的发生。然而，我国当前接地装置多采用钢铁一类的碳素钢材，虽然其具有成本低廉、操作简单的优势，但其在湿润的土壤环境中很容易与土壤中的物质发生化学反应，从而加速腐蚀过程。因此，除了积极采用新材料外，大力推动材料的加工升级，应用复合型材料就成为解决当前问题的优先办法。

有色金属的应用就很好地解决了这个问题，但其高昂的使用成本使很多电力单位望而却步。因此，通过采用一些特殊工艺，提前对碳素钢材表面进行镀有色金属的操作，可以很好地起到抗腐蚀的效果。

2.3 优化接地装置设置环境

对于接地装置的设置环境，主要包含2 方面内容：①与接地装置直接接触的土壤环境。②接地装置的埋入深度。通过大量的工程实例可知，输电线路接地装置的埋入最佳深度是0.6m 以上，显然，这对工程作业人员的技术水平有一定的要求，需要保证接地装置焊接部分的稳固性。

除此之外，还需要对接地装置附近的回填土进行一定技术处理，虽然无法直接解决土壤酸碱度、湿度、含氧量等问题，但是可以通过分层填埋的方式，最大限度地减少接地装置与空气的接触面积。并可以在回填土部分添加高效降阻剂，当降阻剂发生凝固后，就可以在一定程度上隔离土壤与接地装置的接触，减缓腐蚀现象的发生。但值得注意的是，非必要情况一般不采用化学降阻剂，而是通过加长接地带、改变接地形式或采用接地模块的方式进行降阻，避免对土壤环境造成不可逆转的损害。

2.4 加强日常维护工作

由于输电线路是电力行业的基础工程，因此对输电线路进行全生命周期的监管就显得尤为重要。对于输电线路这样特殊的工程来说，防止接地装置发生腐蚀还有很大一部分取决于日常维护工作。这就要求电力单位做好日常巡视工作，包括定期巡视、故障巡视、特殊巡视以及监察性巡视，及时掌握输电线路运行状况，及时发现存在隐患等，特别是对于接地装置的腐蚀程度进行监测。

除此之外，针对接地装置地下部分还需进行进一步检测，主要针对长期处于潮湿环境的部分以及一般土壤环境的部分。当接地装置运行了一定时间或电阻发生增大的情况下，就需要工程单位结合相关作业对其进行放电间隙检查，必要时还需要对导线地线进行检测，根据检测结果进行相关部件的维修及更换，以确保输电线路的正常运行，避免安全事故的发生。

2.5 应用阴极保护法

众所周知，腐蚀现象只会发生在金属阳极，因此，当通过采用牺牲阳极或外加电流的方式对金属进行阴极极化，就可以保护金属发生腐蚀现象。

牺牲阳极的方法就是将被保护部分与其他金属相连，使被保护部分发生极化现象，此时的其他金属须采用抗腐蚀性能较差的材料，这时就成为易发生腐蚀的阳极，从而达到减缓接地装置腐蚀现象的发生；外加电流则是通过对输电线路接地装置外加直流电源，使被保护的输电线路成为接地装置的组成部分，避免腐蚀现象的发生。

2.6 注重接地线防腐

输电线路接地装置腐蚀现象发生的部分除地下部分外，接地线也是不可忽视的问题之一。接地线即连接接地体与相关设备的金属导线，由于外界环境因素导致其发生磨损、断股、破股、锈蚀、松动等现象时有发生，一旦发生此类现象，就会加速接地装置的腐蚀，也容易引发安全事故。

因此，在接地装置防腐问题上，须对接地线与接地体连接点进行重点关注，定期检测，一旦有异常现象发生时，及时进行相关检测并进行更换，不断优化焊接工艺技术水平，最大限度地降低接地装置更换成本。

2.7 提升工程人员技术水平

综上所示，输电线路接地装置发生腐蚀对电力输送的可靠性与稳定性均会产生一定影响。上述方法均是延缓腐蚀现象发生的技术路线，但很大程度上依赖于电力工程人员的技术水平，主要包含以下3 方面内容。

（1）电力单位须建立完善的监管标准与服务模式，比如对每一天的维护工作进行详细的记录，针对现场存在的问题，科学地做出判断，及时地进行处理，并对后期发展动向保持高度关注，确保接地装置的可靠性；对维护过程中所发生的问题进行归类分析，通过专业人员的分析对各类故障进行统一排查，为日后接地装置防腐技术的优化升级提供一定基础。

（2）由于输电线路施工是高危行业，其安全可靠性不仅仅取决于输电线路接地装置的材料，还与工程作业人员的技术水平紧密相连。这就要求电力单位采取科学的方案定期对相关技术人员进行专业培训，增强施工人员的专业技能，在保证输电线路接地装置设置可靠性的同时，增强工程人员的综合实力。

（3）由于接地装置防腐技术的升级优化不是一朝一夕的工作，需要工程施工人员与研发人员进行长期积累与总结，因此，电力单位应加强科研人员与现场工作人员的技术交流，针对不同地形、气候、土壤条件等环境因素对接地装置发生腐蚀现象的影响因素进行分析，以采用最合理的防腐措施。

3 输电线路接地装置的发展趋势

输电线路是电力系统中的基础环节，保证其各部分的正常运转是保证输电可靠性与稳定性的前提条件。其中安全性影响最大的莫过于长时间处于湿润环境的接地装置发生的腐蚀问题，一旦发生该现象，就会导致局部电网的失效，更有可能导致漏电现象的发生，从而引发安全事故。

随着电力系统与科技水平的飞速发展，经过长期的理论研究与实践积累，人们对于接地装置防腐措施的研究也越来越广泛，对目前所应用的防腐措施也有了更好的运用与创造性的应用，显著提升了电力系统可靠性。依靠单一的防腐措施已不能满足复杂的环境变化、多样的腐蚀因素，因此，输电线路接地装置未来的发展趋势必是采用复合措施来进行防腐，充分保障电力系统运行的稳定性与安全性。

4 结论

综上所述，输电线路接地装置发生腐蚀的原因是多方面的，其防腐措施取决于多方面因素，须对其进行全面分析与考量，针对不同的环境因素进行差异化分析，在此基础上，有针对性地提出相应的防腐措施，最大限度地避免接地装置腐蚀现象的发生，确保输电线路的正常运行，避免安全事故的发生，提升电力传输的可靠性与稳定性。