東南沿海地區(qū)土地緊張，許多變電所都建在灘涂上，變電所接地裝置、金屬構(gòu)筑物直接埋在灘涂中，存在著嚴(yán)重的金屬電化學(xué)與化學(xué)腐蝕。如果防護(hù)措施不力，會(huì)造成接地電阻增大，直接影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。金屬腐蝕是在環(huán)境作用下，發(fā)生的破壞和變質(zhì)。一般認(rèn)為：金屬腐蝕是金屬受物理、化學(xué)（氧化、酸堿鹽等）、電化學(xué)（腐蝕電池多種形式聯(lián)合作用的結(jié)果）。

原因分析

1.1 金屬腐蝕的原因

變電所接地體的水腐蝕，指自然界中存在的水（如海水、江河水、雨水、地下水等）對(duì)金屬構(gòu)件的腐蝕作用。這些水大部分為近中性介質(zhì)，其腐蝕過程的去極化劑為溶解氧。在某些受污染的或含有H2S水介質(zhì)中，還會(huì)發(fā)生H 還原的過程。在水介質(zhì)中，除了發(fā)生一般的電化學(xué)腐蝕外，某些條件下（如厭氧環(huán)境）也會(huì)發(fā)生微生物腐蝕。作為腐蝕環(huán)境，土壤和水、大氣兩個(gè)環(huán)境不同，土壤是由固相、氣相和液相三相構(gòu)成的、不均一多相體系，其影響因素很多，相互關(guān)系復(fù)雜，至今還沒有一種評(píng)價(jià)土壤腐蝕性的完善方法。變電所接地裝置在土壤環(huán)境中的腐蝕，屬電化學(xué)范疇。由于金屬晶粒的不均勻性、晶間缺陷等造成其化學(xué)不均勻性；同時(shí)，土壤本身物理化學(xué)性質(zhì)也是不均勻的。因此，在金屬與土壤相界面上會(huì)出現(xiàn)多個(gè)腐蝕原電池，產(chǎn)生局部陽極為鐵的溶解反應(yīng)。在天然土壤中，金屬腐蝕是不可避免的。但釆取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，可以對(duì)其進(jìn)行有效的控制，使埋地金屬延緩腐蝕，延長其使用壽命。目前對(duì)接地裝置的防護(hù)，主要采用鋼材鍍鋅、鋼質(zhì)結(jié)合陰極保護(hù)、鍍銅（或銅質(zhì)）保護(hù)。在工程實(shí)際中，鍍鋅、鍍銅層不可避免會(huì)在施工制作、搬運(yùn)、焊接、回填過程遭受各類破壞，鍍鋅、鍍銅層會(huì)很快被腐蝕掉，失去保護(hù)效果，同時(shí)加速接地裝置的腐蝕。

1.2 金屬陰極保護(hù)防腐的技術(shù)與方法

傳統(tǒng)的金屬防腐方法是使用涂料、敷層、電鍍等，將金屬與腐蝕介質(zhì)隔離。不足的是腐蝕難以完全避免，且工作量大，保持時(shí)間相對(duì)短并受物體體積、形狀限制；另一種方法就是選用耐腐蝕金屬，如不銹鋼、銅、鈦等，不足之處是價(jià)格昂貴。用其他材料如塑料、玻璃鋼等，又不能完全適用于各種環(huán)境件。腐蝕環(huán)境無處不在，腐蝕的形式也多種多樣，因此一般的防腐措施往往不能有效地控制金屬腐蝕，尤其是電化學(xué)腐蝕。金屬陰極保護(hù)是利用腐蝕電池的原理，將需要被保護(hù)的金屬結(jié)構(gòu)作為陰極，通過陽極向陰極不問斷地提供電子，首先使結(jié)構(gòu)極化，進(jìn)而在結(jié)構(gòu)表面富集電子，使其不易產(chǎn)生離子，因而大大地減緩結(jié)構(gòu)的腐蝕速度。

犧牲陽極法，就是根據(jù)''腐蝕電池"的原理，將需要被保護(hù)的金屬結(jié)構(gòu)作為陰極，通過電氣連接，與一電子電位更負(fù)的金屬或合金（作為陽極）連接，使?jié)M足腐蝕電池形成的條件，讓電子電位低的陽極材料向電子電位高的陰極材料不間斷地提供電子，陽極因較活潑而優(yōu)先溶解，向被保護(hù)金屬通人一定量的負(fù)極直流電，使其相對(duì)于陽極接地裝置變成一個(gè)大陰極而免遭腐蝕，陽極則遭到強(qiáng)烈腐蝕；而陰極材料的結(jié)構(gòu)首先極化,在結(jié)構(gòu)表面富集電子，不再產(chǎn)生離子，進(jìn)而大大地減緩結(jié)構(gòu)的腐蝕進(jìn)程，達(dá)到了保護(hù)陰極材料的目的。

變電所陰極保護(hù)的應(yīng)用

2.1 110kV 變電所陰極保護(hù)概況

浙江臺(tái)州110kV海保變電所距海邊約500m,設(shè)計(jì)使用壽命30 年，占地面積3048.5m2。變電所接地系統(tǒng)由水平接地體和垂直接地體兩部分組成，水平接地網(wǎng)釆用60mmx8mm的鍍鋅扁鋼，按一定間距交叉排列，水平接地干支線1300m. 垂直接地極釆用L50×5的熱鍍鋅角鋼，與水平接地網(wǎng)相連，垂直接地極78根均勻排列在地下。根據(jù)土壤電阻率 (10Ω?m)選擇鎂合金陽極，根據(jù)水平接地網(wǎng)和垂直接地極的數(shù)量和規(guī)格及設(shè)計(jì)壽命，經(jīng)計(jì)算需埋設(shè)鎂合金陽極41 套，陽極埋深應(yīng)在地面Im以下，與水平地網(wǎng)的垂直距保持500mm。接地線釆用熱鍍鋅防腐措施，在接地線拐彎處加涂環(huán)氧瀝青及導(dǎo)靜電涂料進(jìn)行防腐，電纜溝內(nèi)的接地體涂環(huán)氧瀝青或?qū)ъo電涂料 2遍，焊接處涂刷3遍，形成保護(hù)層，抑制鋼材的腐蝕。

2.2 陰極保護(hù)實(shí)施中應(yīng)注意的問題

精心作好犧牲陽極的設(shè)計(jì)。對(duì)犧牲陽極使用的材質(zhì)應(yīng)根據(jù)國家《埋地鋼質(zhì)犧牲陽極陰極保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定》選取，對(duì)所用陽極數(shù)量、陽極幾何尺寸、重量、陽極分布與埋設(shè)及陽極壽命進(jìn)行精心計(jì)算。一般土壤電阻率大于5Ω? m釆用鎂合金陽極，土壤電阻率小于5Ω?m釆用鋅合金陽極，根據(jù)土壤電阻率選擇具體合金成分。上述工作應(yīng)由專業(yè)公司或?qū)I(yè)人員完成。

嚴(yán)格陰極保護(hù)的施工工藝。施工單位應(yīng)制定符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求的施工方案和施工程序，嚴(yán)格按照《接地裝置安裝及驗(yàn)收規(guī)范》施工，工藝符合相關(guān)規(guī)定。焊接不能點(diǎn)焊虛焊，犧牲陽極引出端子與地網(wǎng)連接應(yīng)可靠牢固。填包料使用比例符合規(guī)定，混合均勻。對(duì)焊接部位除銹刷防腐涂料待干后方可回填?；靥畹耐寥啦荒苡惺印⒋u塊、石灰、雜草和建筑垃圾，且每回填20cm夯實(shí)一次，直到地面。

陰極保護(hù)工程施工標(biāo)準(zhǔn)要明確。陽極坑按地網(wǎng)水平走向開挖，每個(gè)坑深0.8m、寬0.6m, 長1.3m。陽極坑開挖后，每個(gè)陽極袋應(yīng)澆水兩桶，使陽極極化。獨(dú)立避雷針放置陽極袋一塊，每個(gè)測(cè)試樁放置陽極塊和參比電極各一個(gè)，每個(gè)測(cè)試樁測(cè)試距離不能大于50m。

安裝完畢后，測(cè)試直流電位應(yīng)達(dá)到一0.85V以下，但不能超過-1.5V ；同時(shí)可檢測(cè)陽極輸出電流，驗(yàn)證陽極的使用壽命是否滿足設(shè)計(jì)要求。

實(shí)際電容量和陽極輸出電流，經(jīng)計(jì)算陽極壽命32.9a,滿足設(shè)計(jì)要求。

結(jié)語

110kV海保變電所于2005年3月投人運(yùn)行， 2006年10月第一批腐蝕試片開挖，被保護(hù)試片表面未發(fā)現(xiàn)鐵銹，經(jīng)測(cè)量計(jì)算腐蝕率0.0118g/(rn2.h) ；未被保護(hù)試片表面已有鐵銹產(chǎn)生，經(jīng)測(cè)量計(jì)算腐蝕率為0.05883g/（rn2. h）,可見陰極保護(hù)措施取得很好的防腐效果。根據(jù)110kV海保變電所的地質(zhì)條件,如果接地裝置不作陰極處理，腐蝕速度約為0.08mm/a, 經(jīng)陰極保護(hù)處理后，腐蝕速度可控制在小于0.02mm/a,防腐效果非常明顯。經(jīng)用四極法測(cè)試，接地網(wǎng)的接地電阻不大于0.5,完全符合規(guī)程要求。