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变电站接地网锈蚀的研究与分析.doc

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变电站接地网锈蚀的研究与分析.doc
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- 1 -变电站接地网锈蚀防治对策的探讨(湖北黄石供电公司变电运行中心,湖北 黄石 435000)摘 要:变电站接地网目前广泛采用镀锌扁钢接地,运行年限增加时容易产生锈蚀,造成接地电阻增加,威胁设备和人身安全。本文结合黄石地区接地网历年开挖检查结果,分析了接地网锈蚀的主要部位和原因,从现场实际出发,创造性地提出了镀锌扁钢的“双接地” 防腐方案。通过方案对比,研究论证了“双接地”的可行性和经济性。关键词:变电站接地网;镀锌扁钢;锈蚀;双接地0 引言变电站接地网是确保人身、设备和电力系统安全运行的重要装置 [1,2] 。接地系统锈蚀已成为接地系统故障的主要元凶 [3]。 2008-2012 年黄石地区变电站接地网开挖结果显示,设备接地引下线和主地网中扁钢的锈蚀占接地系统腐蚀的 90%以上。因此,预防接地扁钢的锈蚀成了变电站安全运行亟待解决的现实问题。1 黄石地区接地网现状黄石供电公司变电运行中心现管辖 29 座变电站,运行年限超过 10 年的变电站 17 座,占总数的 59%,年限超过 30 年的变电站 10 座。2011 年黄石供电公司接地网专项检查情况如表1、表 2 所示。表 1 2011 年黄石地区接地网装设情况序号 铺设形式 变电站数目 规格(mm) 备注1 圆钢 1 四顾闸变 6kV 出线构架2 扁钢 3 40*4 王家坳、枫叶山、四顾闸变- 2 -3 扁钢 13 50*54 扁钢 11 60*6表 2 2011 年黄石地区变电站两点接地情况统计序号 设备类型总数(台)双扁钢接地(台) 单扁钢接地(台)1 变压器 53 53 02 主变中性点刀闸 67 67 03 断路器 242 242 04 电压互感器(不含组合设备) 230 138 925 电流互感器(不含组合设备) 668 562 1226 避雷器 445 217 228部分老旧变电站运行环境恶劣,接地网锈蚀严重,甚至存在锈断现象,随着运行年限增加已逐渐不能满足热稳定要求。2010 年四顾闸 110kV 变电站接地扁钢检查情况如下图 1 所示。- 3 -图 1 四顾闸变电站接地扁铁锈蚀情况2 接地网锈蚀原因分析2.1 主要锈蚀部位黄石地区变电站接地网锈蚀的主要部位有:1)接地引下线入地处,即空气与土壤交界处的土壤中部分。由于土壤的含氧量低于空气的含氧量,使接地引下线土壤中部分与地面上部分形成氧浓差电池,含氧量高的地面上部分为阴极,含氧量低的土壤中部分则为阳极,于是地面上部分腐蚀很小而土壤中部分腐蚀严重 [3];2)两种土壤的交界处。其主要原因是当接地体通过不同成分的土壤时,会形成腐蚀电偶;3)接地引下线在地中拐向主接地网的拐弯处以后的一段距离。主要原因一是垂直段与拐弯段之间存在氧浓差,二是拐弯处存在应力造成锈蚀 [4]。2.2 关键因素分析氧和水是土壤腐蚀的关键因素,开挖结果显示,不同土质的腐蚀程度也不同,排水性、通气性差而保持水分能力强的粘土和淤泥的细粒土壤比排水性和通气性良好的粗粒土壤(如石渣土)锈蚀严重 [5]。在偏酸性、含盐量高、风化石土壤和砂质土壤中,最易发生锈蚀,常见腐蚀部位如下图 2 所示。检查中还发现有很多设计施工方面的原因,如:接地体埋深不够,造成上层土壤含氧率较- 4 -高,吸氧腐蚀快 [6];用沙子、碎石和建筑垃圾作回填土;焊接不规范,焊接头存在虚焊、假焊现象,对焊接头未采取防腐措施;对接地引下线未采取过渡防腐措施,没有刷防腐漆等。图 2 接地网常见腐蚀部位3 接地网防锈措施3.1 常用防锈措施1)采取从地下与水平接地体连接处开始刷沥青漆或防锈漆的措施,直到地上与设备连接处,并定期进行维护 [6]。2)采用铜接地网替代钢接地网。国家电网公司《十八项电网重大反事故措施》12.1.1.2 条明确规定:“对于 220kV 及以上重要变电站,当站址土壤和地下水条件会引起钢质材料严重腐蚀时,宜采用铜质材料的接地网。”3)在环境恶劣的变电站采用镀铜钢材料取代镀锌扁钢。IEEE80-2000 在导体的选择方面,明确指出:“铜材为最主要的水平接地导体材料,30%和 40%的镀铜钢材料也作为水平导体材料,垂直接地体的材料则主要为镀铜层不小于 0.25mm 厚度的镀铜钢接地棒” ,为保障接地系统40 年以上寿命,规定镀铜层厚度应不小于 0.254mm。4)在腐蚀性较强的土壤中采用钢接地网+金属涂敷层+ 牺牲阳极的阴极保护方式 [7]。5)采用热镀锌钢+ 纳米碳防腐导电涂料来减缓腐蚀速率 [8]。3.2 镀锌扁钢“双接地”方案- 5 -黄石地区变电站接地网开挖检查结果显示,接地网最易锈蚀的地方为接地引下线入地处和接地引下线在地中拐向主接地网的拐弯处以后的一段距离,如果在以上两个位置加焊一根扁钢,使该处的接地扁钢截面积增大一倍,将大大提高接地网的防腐蚀能力。镀锌扁钢
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