[发明专利]一种变电站接地网土壤腐蚀性评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及变电站接地网土壤腐蚀性评价方法，尤其是针对湖北地区的一种变电站接地网土壤腐蚀性评价方法。

背景技术

随着电力系统的不断发展，对电力的安全性能也越来越高，变电站运行过程的安全可靠性也越来越受到关注。接地网是在电气设备和大地之间的电气连接，是电力系统安全可靠运行、保障电气设备和运行人员安全的重要设施。接地网埋设地下约0.6m左右，所用材料主要为普通碳钢。由于受到土壤的电化学腐蚀等作用，随着运行时间的增加，接地网必然受到不同程度的腐蚀。接地网的腐蚀使得接地体截面减小，甚至断裂，容易导致地网接地性能不良，热稳定性达不到要求，电路电流将会烧坏接地网，使得变电站内出现高电位差，造成其它主要设备的毁坏事故，还会危及人身安全。在我国因地网腐蚀或发生断裂而引起的电力系统事故时有发生，每次事故都带来了巨大的经济损失。近年来国内各省电科院对运行一定年限的变电站接地网进行开挖检查发现，各接地网均有不同程度的腐蚀，且因地区和环境不同，而差异很大，个别站接地网多处断裂，腐蚀达80%。

目前我国变电站在设计时，接地网选材主要依据《电气性能和设计手册》提供的参数进行，较多地关注接地网电阻、接触电势和跨步电压等参数是否符合要求，变电站选址主要依据环境评价和需要进行，几乎没有考虑材料的耐蚀性和变电站的土壤特性。在运行阶段，非常重视接地电阻的测量，忽略对设备接地引线和接地网的腐蚀状况检查和评估。接地网检修依据《预防性试验规程》或按照国家电网公司开展反事故斗争确保迎峰度夏期间电网安全稳定运行要求，选取一定数量的点，定期开挖检查接地网的腐蚀状态，如在检查中发现接地网腐蚀严重，根据其腐蚀程度对接地网进行全面改造或局部加强型改造，其选材依据仍是《电气性能和设计手册》，未考虑材料的耐蚀性能和土壤的腐蚀性；如接地网腐蚀程度一般，根据测量的截面积推算平均腐蚀速率，确定下一个检查周期。该方法主要存在以下的缺点，一是在设计阶段选材带有一定的盲目性，针对性差，由于缺乏对土壤的了解，可能造成材料级别过低或过高，级别过低达不到设计寿命，级别过高则造成资源的浪费；同时由于缺乏土壤特性数据和金属腐蚀数据而无法指导防腐设计。二是按时间周期进行的开挖检查，工程量大，针对性差，与接地网的健康状态几乎没有关系，对于腐蚀性弱的土壤，不必要的开挖检查，造成了人力、物力和财力的浪费，对于腐蚀性强或特强的土壤，接地网因腐蚀该进行检修补强而没有进行，不仅错过了采取保护措施、延长地网寿命的好时机，还会因地网接地性能下降形成重大的安全隐患。电力行业标准DL/T5394-2007《电力工程地下金属构筑物防腐技术导则》提出采用检测金属材料在土壤中的腐蚀电流密度和平均腐蚀速率判定腐蚀等级的方法，一般地区的土壤腐蚀性主要以土壤电阻率作为评价指标，同时参考氧化还原电位和土壤pH值。但目前金属材料土壤中的腐蚀电流密度尚无可靠的测量仪器，平均腐蚀速率主要通过埋片失重法获得，试验周期长，费时费力，重现性差，不能预测土壤的腐蚀性。我国不少油田和生产部门一直采用土壤电阻率作为评价土壤腐蚀性的指标，这种评价方法十分方便，在某些场合较为可靠，但由于土壤的含水量和含盐量在一定程度上决定着土壤电阻率的高低，它们并不呈线性关系，而且不同的土壤其含水量和含盐量差别较大，文献显示单纯地采用电阻率作为评价指标常常出现误判。电力行业标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》要求接地装置的防腐设计宜按当地的腐蚀数据进行设计，没有提出具体的评价方法和腐蚀数据取值方法，并且我国电力行业也没有土壤腐蚀性评价方法。

目前国内外不少科学工作者提出了许多根据土壤理化性质评价土壤腐蚀性的方法，试图通过已知的土壤理化因素，对土壤的腐蚀性作出评价。根据指标的多少分为单项指标评价法和多项指标综合法。单项指标包括土壤电阻率、含水量、含盐量等，而土壤是一个十分复杂的腐蚀性环境，种类较多，性质各异，并且各腐蚀性因素之间交互作用，许多例子表明单用一个指标对土壤腐蚀性进行判断，经常会出现误判现象。多项指标法主要有德国Baeckman土壤腐蚀评价法和美国ANSI A21.5土壤腐蚀评价法，均是先对土壤理化指标打分，然后进行腐蚀性等级评价。前者考虑的指标有12项，包括土质、土壤电阻率、含水量、pH值、酸碱度、硫化物、中性盐、埋设试样处地下水的情况、氧化还原电位等，由于该标准考虑因素较多，在实际应用中很难收集齐全，有些因素测量非常不方便。后者只针对铸铁管在土壤中使用时是否需用聚乙烯保护膜，在其他情况下未必可行。