火力發電廠施工中的接地網腐蝕分析

楊永超(西北電建監理公司,西安 710032)

火力發電廠施工中的接地網腐蝕分析

楊永超
(西北電建監理公司,西安 710032)

本文論述了在施工過程中發現的接地網腐蝕，并重點對其原因進行分析，進而提出施工優化建議。

火力發電廠;施工;接地網;腐蝕分析;防護

1 工程概況

陜西府谷清水川電廠二期工程(2×1000MW)燃煤空冷超超臨界發電機組位于陜西省府谷縣北約20km處，是陜西省在建的裝機容量最大的燃煤空冷發電機組。

該工程設計的接地裝置主要包括防雷接地、防靜電接地和保護用接地。防雷接地裝置的作用主要是將雷電流引向大地，防止直擊雷和感應雷造成的人身設備損害；保護接地主要用于設備外殼等的接地，防止設備內部絕緣損壞時設備外殼帶電，防靜電接地主要防止人員操作設備時隨身的靜電對電子設備產生的損害。

2 問題的提出

在我國，防雷接地網的主體一般為熱鍍鋅扁鋼焊接而成的接地網。本工程接地網設計使用壽命為30年，但在該工程的施工過程中，由于地下管道施工需要二次開挖，主接地網扁鋼局部挖出后，經現場檢查發現，部分位置挖出的接地扁鋼腐蝕情況較為明顯。接地網是否能發揮作用，對發電廠人員和設備安全運行起到至關重要的作用，因此有必要對該問題做詳盡的探討。

3 接地裝置的腐蝕環境分析

接地網的主要接觸介質為土壤，而土壤是一個復雜體系，由氣、液、固三種狀態的物質組成，隨著溫度、氣候、季節等環境因素的變化，土壤的電阻率，氧化還原電位，含水率，pH值，透氣性等特性也會隨之產生相應改變；同時土壤中進行的的微生物活動，雜散電流都是引起接地裝置腐蝕的因素。

3.1 影響土壤腐蝕性的環境因素

（1）土壤電阻率。土壤電阻率是土壤特性最基本的指標，通過土壤電阻率，可以確定土壤的腐蝕參數。根據我國的評價標準。當土壤電阻率小于20歐姆*米時，土壤的腐蝕性為強，當土壤電阻率處于20~50歐姆*米之間時，土壤的腐蝕性為中等，當土壤電阻率大于50歐姆*米之間時，土壤的腐蝕性較弱。

（2）土壤含水量。土壤中的水是一種電解液，是引起電化學腐蝕的前提。

（3）土壤的pH 值。土壤的pH 值表征土壤酸堿性，pH值影響化學腐蝕和電化學腐蝕的強弱。酸性土壤對金屬的腐蝕性較強，中、堿性土壤對金屬的腐蝕性較弱。

（4）土壤含氧量。土壤的含氧量是影響鋼鐵腐蝕的重要因素，除強酸性土壤外，鋼鐵在土壤中的腐蝕過程主要受下列陰極反應影響：O2+2H2O+4e-→ 4OH-。含水量和含氧量較高的土壤，對鋼鐵的腐蝕性更嚴重。同時，由于土壤密實度不同，氧氣的滲透率也不同，如砂土中含氧量較高，黏土中的含氧量較低。同一套接地系統，不同部位含氧量不同，會發生濃度差腐蝕，濃度差腐蝕是一種電化學腐蝕，屬于宏觀腐蝕。

（5）含鹽量。土壤含鹽量越高，土壤的腐蝕性越強。同時土壤中各種離子也是金屬發生電化學腐蝕的必要介質。

（6）其他因素。 溫度、微生物對本工程的接地腐蝕分析無太大意義，而施工中的接地裝置腐蝕與雜散電流無關，因此這三個因素在本文中不做分析考慮。

3.2 影響接地腐蝕的人為因素

施工中發生的影響接地腐蝕的人為原因包括：（1）接地掩埋深不夠，容易發生吸氧腐蝕。（2）回填土質不均勻，回填材料不合格，不同部位的介質差異造成宏觀腐蝕。（3）接地裝置的焊接防腐處理不當，造成局部腐蝕過快。（4）接地引下線等部位未做過渡防腐措施，未刷防腐涂料。

4 接地裝置防腐措施

工程中常用的接地防腐蝕措施有：①從接地材料主體解決問題，如通過加大截面積、更換接地材質或使用復合材料等②采用電化學保護的方法。比較典型的方法就是“陽極犧牲法”；③采用物理保護。如國外廣泛采用的涂刷導電防腐涂料，就是一種較為實用的物理保護技術。

對比國內外一些案例發現：接地扁鋼的熱鍍鋅技術，對延緩接地腐蝕的效果非常不理想，一般情況下1~3年，鍍鋅層便腐蝕殆盡。而“陽極犧牲法”是一種較為成熟可靠的技術，該技術具有投資少，施工簡便，保護完全并能消除雜散電流危害和降低接地電阻等優點，使用該技術后，接地的可用壽命延長到30年以上。

根據本工程情況，接地網設計考慮使用了較為符合實際情況的防腐方法，即使用了較大截面的的60mm×8mm碳鋼為接地主材，要求對碳鋼表面做熱鍍鋅處理。同時在接地網上安裝鎂合金陽極犧牲極，作為陰極保護，設計防腐蝕方案較為完備。

5 結論及對接地施工的建議

5.1 接地網局部腐蝕較為嚴重可考慮有如下因素

（1）局部土壤pH偏差值較大，導致產生較強的化學腐蝕。

（2）局部土壤濕度、含鹽量、含氧量等偏差值較大，產生了宏觀電化學腐蝕。

（3）接地外露部分和地埋部分氧濃度差異，造成氧濃度差腐蝕，即局部電化學腐蝕。

根據現場勘查情況來看，即使是腐蝕較為嚴重的部位，其腐蝕總厚度也遠小于《電力工程電氣設計手冊》所規定的允許腐蝕厚度，即0.1~0.2mm/年。同時綜合現場情況：主接地網自施工完畢至今已接近三年。因此得出初步結論：施工中發現的接地扁鋼鍍鋅層腐蝕的情況屬于正常腐蝕范圍。經建設單位對多處腐蝕較嚴重部位土壤取樣送檢，試驗結果顯示：“土壤性質未偏離設計允許的范圍。”也形成了對該結論的支持。

5.2 筆者對接地網施工提出了如下建議,以減緩或避免人為原因造成的接地腐蝕加速

（1）接地網施工完成后，回填用土的化學性質應相同或相近，回填時應使用施工機械將回填土均勻夯實，使接地網各部位介質性質相近，密度均勻，減弱宏觀電化學腐蝕。

（2）二次開挖時，應注意盡量減少或避免接地網暴露在水中或潮濕的泥土中的時間。

（3）局部腐蝕嚴重可考慮換土回填和重新安裝接地裝置，同時涂刷防腐，需要涂刷的面積較大時，為了不增大接地電阻，影響接地網運行時接地電流擴散，應涂刷導電防腐涂料。

[1]司振朝.變電站接地網的腐蝕與防護[M].

[2]中國腐蝕與防護學會.自然環境的腐蝕與防護—大氣,海水,土壤[M].化學工業出版社,1997.