防雷接地装置的腐蚀及防腐措施

摘 要：讨论了接地装置腐蚀的危害性，接地装置易发生腐蚀环境和易发生腐蚀的部位；分析了接地装置腐蚀的原因、机理； 并提出了防止接地装置（接地极和引下线）腐蚀的具体措施。供同行参考。
关键词：接地装置腐蚀 腐蚀机理 防腐措施

 

接地装置长期处在地下，特别是土壤电阻率低的地方，一般是比较潮湿并且还含有一些可溶的电解物质、酸、碱、盐等成分这些水分和电解质对接地装置产生腐蚀，会极大的影响装置的使用寿命，造成接地网局部断裂，接地线与接地网脱离，形成严重的接地隐患或构成事故。据十堰市防雷中心防雷年度检测资料显示，因接地装置腐蚀，造成接地装置接地电阻超标，甚至因腐蚀断裂造成一些设备“失地”的情况每年都时有发生。特别是一些防雷设备和电力设备“失地”会造成严重后果，会使防雷设备失去作用，会在接地短路故障发生时，使局部电位升高，高压向低压反击，使事故扩大。因而对接地装置的腐蚀问题必须认真对待，并采取切实可行的防腐措施进行防护。
1接地装置腐蚀环境和腐蚀部位
1.1 接地装置的腐蚀环境
接地装置的腐蚀环境主要分为两种:（1）大气腐蚀；（2）土壤腐蚀。大气腐蚀主要是接地引下线和电缆沟内的均压带，土壤腐蚀主要是各种垂直和水平接地体。
1.2 接地装置容易发生腐蚀的部位及其原因
接地装置容易发生腐蚀的部位主要有:（1）设备接地引下线及其连接螺丝；（2）各焊接头；（3）电缆沟内的均压带；（4）水平接地体。这些部位既有大气腐蚀的环境，又有土壤腐蚀的环境，引起腐蚀的原因主要为电化学腐蚀，但以吸氧腐蚀为主，在一些工业污染严重的场所，如在有害气体存在的场所，还存在化学腐蚀。据我们每年的防雷检查，大多数设备与地网不通的原因都是接地引下线腐蚀断裂。
2接地体的腐蚀原因
接地体的腐蚀原因是多方面的，大致归纳为以下几个方面：
（1）土壤腐蚀性强，特别是在偏酸性的土壤、风化石土壤和砂质土壤中，最易发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
（2）接地体采用再生钢材，这样的钢材由于杂质超标，在地下易发生电偶电池腐蚀。
（3）使用了腐蚀性较强的降阻剂，特别是一些化学降阻剂，由于含有大量的无机盐类，加速了接地体的电化学腐蚀。一些固体降阻剂也由于膨胀系数与钢接地体不一致，经过一定的时间后与接地体产生缝隙，产生了腐蚀电位差，加速了接地体的腐蚀。
（4）属于施工方面的原因有:①接地体埋深不够，上层土壤含氧率较高，吸氧腐蚀快；②用砂子，碎石和建筑垃圾作回填土；③焊接头存在虚焊、假焊现象，对焊接头没有做防腐处理；④对接地引下线没采取过渡防腐措施，没有刷防腐漆；⑤扩大地网时,把新地网接到原地网的电缆沟，或把设备的接地接到电缆沟的均压带，而电缆沟的均压带又不定期地进行防腐处理，因焊接头腐蚀断开造成地网支解。
3防止接地装置腐蚀措施
3.1 接地极防腐措施
（1）正确接地体用材、埋深和优良施工工艺
为了防止接地体腐蚀，选用材料很关键，一般不要使用再生钢。接地体的埋深一定要达到0.6m以下，要用细土回填，并分层夯实，不要用碎石和建筑垃圾回填，对焊接头的焊口长度，焊接质量要严格把关，不能有虚焊、假焊现象。对焊口要刷防锈漆进行处理。施加降阻防腐剂要均匀施加，不得有脱节现象，对施加降阻剂和不施加降阻剂的地方要刷防锈漆进行过度，防止因腐蚀电位不同引起的电化学腐蚀。
（2）用性能优良的高效降阻剂
高效降阻剂是一种新型降阻材料。性能优良的降阻剂具有稳定的化学性能，对接地金属无腐蚀作用，同时还能保护金属不受腐蚀。《降阻剂技术条件》规定，在实验室的试验中表面腐蚀率应不大于0.03mm/年，在埋地的金属腐蚀试验中表面平均腐蚀率应不大于0.05mm/年。降阻剂呈弱碱性，且降阻剂浆料在24小时内能完全凝固。从化学角度看，一方面，降阻剂呈弱碱性对接地电极有一定的保护作用；另一方面，凝固后的降阻剂将成为金属电极的固体保护层，以隔离土壤中腐蚀液体的浸入。自1997年以来，十堰市防雷中心先后承担了几百个防雷接地工程，对一些土壤电阻率高且需要采取防腐措施的场所，采用高效降阻剂，辅助其它降阻手段并通过合理的设计，使接地电阻值均达到国家标准。通过防雷中心检测所多年来的跟踪测试表明：接地装置接地电阻值稳定，且随着时间的推移，接地电阻值稳中有降，接地基本无腐蚀现象发生。
（3）阴极保护法
阴极保护是通过对被保护金属(如接地网的普通碳钢)进行外加阴极极化来防止金属腐蚀的方法。阴极保护可通过两种方法实现，一是牺牲阳极法；二是外加电流法。牺牲阳极法简单易行，无须维护，它是在被保护的接地网上连接电位更负、更容易腐蚀的金属或合金(如镁及镁合金阳极、锌合金阳极)，使靠阳极的腐蚀溶解达到保护阴极(接地网)的目的。外加电流法(亦称强制电流法)是利用外加直流电源，将被保护的接地网与电源负极连接，使接地网变成阴极而进行阴极极化，从而达到防止金属腐蚀的目的。两种阴极保护方式各有特点，它们在接地网的保护中都得到了成功的应用。阴极保护的设计是根据土壤特性(主要是土壤电阻率,其次是土壤pH值、含水率、透气性)、接地网总表面积、总的保护电流决定的。但无论采用何种阴极保护方式,都应使接地网的阴极电位≤-850mV(相对Cu/CuSO4饱和电极),或者使接地网的自然腐蚀电位负移(250～300)mV不小于100mV。只有接地网的阴极极化电位得到保证,才能有效地防止金属的腐蚀。接地网的最小保护电流密度一般在10mA/m2～100mA/m2之间。接地网实施阴极保护时整个地网不需要使用降阻剂,但埋设牺牲阳极或辅助阳极的地方需要化学填实包或碳素回填料,以降低阳极的接地电阻。接地网防腐采用阴极保护后一般可以延长使用寿命25年～30年。
3.2 接地引下线的防腐措施
接地引下线最容易发生的腐蚀部位是从地下与水平接地体连接处,直到地面上1m处,因为此处接地引下线经过两种不同的腐蚀环境,腐蚀电位不同,特别容易发生因腐蚀电位不同而引起的电化学腐蚀。笔者采取的措施是从地下与水平接地体连接处开始刷沥清漆或防锈漆,直到地上与设备连接处，并定期进行维护。

接地装置的腐蚀是造成接地隐患，产生接地事故的主要原因,因而受到了充分的重视。对接地装置的防腐问题首先从选材、设计、施工、运行、维护等多方面把关。对防腐和降阻困难的场所,使用高效降阻防腐剂显示了较好的效果,且被大量的工程实践证明。对只需防腐不需降阻的场所,采用阴极保护也是有效的。
参考文献:
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[3] 卢刚,耿风慧,丁锐,等.变电站接地网的“阴极保护”防腐技术[J].供用电,2001(10):34～36