浅谈接地装置的腐蚀机理及防腐措施

学术论文 2017-09-18 10:08:40
    防雷裝置的防护效果很大程度上取决于接地装置的效果,而接地装置又因各种原因容易被破坏。本身土壤具有电阻率较低的特征,部分土地相对潮湿,在土地中含有电解物质、酸、碱、盐等成分,这些成分会严重地腐蚀接地装置,在这种情况下,接地装置的使用寿命将大大缩短,严重时甚至会导致接地线和接地网断裂或脱离,最终引起严重的接地隐患。从相关资料一周可以看书,一旦接地装置被土地中的电剪绒制品等成分腐蚀以后,接地装置中的接地电阻就会严重超标,当接地装置的接地线遭受严重腐蚀,会与接地网断裂,最终导致发生“失地”的情况。部分防雷设备以及电力设备一旦出现“失地”的问题,就会导致防雷设备的防雷功能失效,在接地过程中会出现短路的问题,引起多重事故。因此,必须重点解决接地装置中的腐蚀问题,通过有效的防腐措施来有效地规避接地装置被腐蚀而指示设备“失地”的情况发生。
    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
    大气和土壤是导致接地装置遭到腐蚀的两个主要的环境,前者主要是对接地装置中的接地引线以及电缆沟内的均压带进行腐蚀,后者则主要腐蚀水平接地体。
    1.2 接地装置容易发生腐蚀的部位
    接地引线、接地装置的连接螺丝、干接触、均压带、水平接地体等都是接地装置最容易发生腐蚀的地方,这些地方不仅仅会受到土壤的腐蚀,甚至大气环境也会对这些装置进行腐蚀。
    2 接地装置的腐蚀原因
    接地装置受到腐蚀的原因多种多样,电化学腐蚀以及吸氧腐蚀都会导致接地装置受损,在污染较严重的场所中,接地装置的腐蚀原因主要是吸氧腐蚀。接地装置的腐蚀原因大致可以分为下述几种类型。
    (1)在风化石、砂质、偏酸性等土壤中,对接地装置的腐蚀性最强,这些土壤环境中也最易发生吸氧腐蚀。如各种高山微波站、转播台等的接地网的腐蚀就属于典型的吸氧腐蚀。
    (2)一般是采用再生钢材来制作接地体,当再生钢材的杂质中超标时,接地体在土壤中就会对电池进行腐蚀。这在许多地网改造工程中,由于施工单位偷工减料,建设单位监督不良而又不进行防雷工程验收的情况下易发生。
    (3)降阻剂本身腐蚀性较强,尤其是化学降阻剂中含有大量的无机盐,这些无机盐会导致接地装置产生化学腐蚀。部分固体降阻剂的膨胀系数,和接地体之间存在差异性,这就导致,在一定时间内,由于热胀冷缩等原因降阻剂与接地体产生缝隙,这种缝隙的产生会导致出现腐蚀电位差,最终导致接地装置受到严重的腐蚀。
    (4)属于施工方面的原因有:①在土壤中本身,上层土壤和下层土壤相比含氧量较高,当施工过程中接地气的填埋深度不够时,就会导致接地装置受到严重吸氧腐蚀;②施工过程中,回填土,选择了砂石或建筑垃圾,增大了回填缝隙,使空气容易渗透,增大了吸氧腐蚀条件;③在焊接接地装置时,存在虚焊和假焊的现象,另外,也没有针对焊接头进行必要的防腐处理;④在接地装置的施工过程中,没有对接地线刷防腐漆,缺乏必要的过渡防腐措施;⑤在对地网进行扩张时,将接地设备装置到电缆沟的均压带,甚至将新地网直接安装在原地网的电缆沟中,本身接地装置的均压带就十分容易遭受腐蚀,一旦焊接头造成腐蚀以后,就会导致地网支解。
    3 接地装置防腐措施
    3.1 接地极防腐措施
    3.1.1 正确选用接地体用材、埋深和采取优良施工工艺
    在选择接地装置的材料时,切记不能使用再生钢,才能够有效地防止接地体的腐蚀。在接地装置的施工过程中,接地体的填埋深度必须大概60 cm以上,另外不能采用砂石或建筑垃圾回填,必须通过分层回填系统的方式,夯实接地装置。接地装置的焊接头切忌出现虚焊和假焊的现象,牢牢把控焊接头的焊接质量,为了防止焊接头出现腐蚀,应当涂刷防锈漆,降低焊接头的腐蚀率。另外,为了防止接地体和地网出现脱节的情况,在施加降阻剂和不施加降阻剂的地方,应当涂刷防锈漆进行过渡,有效地规避接地装置出现电化学腐蚀情况。
    3.1.2 用性能优良的高效降阻剂
    作为一种新型的降阻材料,高效降阻剂具有稳定的化学功能,能够保护接地装置中的金属不受土壤和空气的腐蚀。《降阻剂技术条件》规定,在对新型建筑材料的抗腐蚀性进行试验时,其试验结果中,表面腐蚀率应低于每年0.03 mm。降阻剂一般拥有弱碱性的特点,一般在24 h以内,降阻剂浆料就能够完全凝固。一方面来讲,将组建拥有弱碱性特点,能够保护接地电极;另一方面来讲,降阻剂易凝固的特点,能够有效地防止土壤中的腐蚀液体侵入到金属电极中,对接地装置产生腐蚀作用。一般当土地电阻率较高时,就需要通过高效降阻剂来对该场所进行防腐处理,从而保障该接地的电阻值满足国家标准。实践表明,合理采取防腐措施能够使接地装置接地电阻值更加稳定,当接地装置安装好一段时间后,电阻值就会稳定下降,在这种情况下,一般不会出现腐蚀的情况。
    3.1.3 阴极保护法
    为了防止被保护金属被腐蚀,一般会在被保护金属外部添加阴极极化。阴极保护可以通过牺牲阳极法和外加电流法两种方法来实现,第一,牺牲阳极法指的是在更易腐蚀的金属或合金部位添加阳极,通过腐蚀溶解氧及部位来保护阴极,也就是保护接电网;第二,外加电流法,也被称之为强制电流法,在连接接地网和电源负极时,在外部添加了直流电源,这种情况下,接地网成为阴极以后就能够进行阴极极化,保护接地网的金属不受腐蚀。上述的两种阴极保护法,能够有效地保护接地装置的接地网,在保护接地网实践过程中,上述两种阴极保护法都得到了广泛的运用。土壤中土壤pH值、含水率、透气性等特征使得不同的图像具备了不同的特征,在涉及阴极保护时,必须根据图像特征来决定保护电流以及接地网的总表面积。接地网的阴极电位≤-850 mV(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100 mV,借助接地网的阴极保护法,才能够有效地防止接地装置金属腐蚀。一般情况下,接地网的最小保护电流密度应当保持在10~100 mA/m2之间。带阴极保护法中,不需要在接地网中添加降阻剂,另外,为了降低阳极部位的接地电阻,一般需要通过化学填实包或碳素回填料来回填阳极。
    3.2 接地线的防腐措施
    接地线的地下与水平,接地体的连接处是最易受到腐蚀的部位,該连接处经历了图像和空气两种不同的腐蚀环境,两种腐蚀环境为接地线带来的腐蚀电位存在差异性,这种差异性会导致接地线出现电化学腐蚀的情况。一般情况下,会选择在该连接处涂刷防锈漆,并定期对地上设备连接处进行维护和修理。
    4 结语
    一般产生接地事故,都是由于接地装置受到严重腐蚀导致的,在探讨接地装置的防腐问题时,应当从接地装置的选材、设计、施工、运行、维护等多个角度来考虑,在大量的工程实践中可以发现,高效降阻防腐剂在接地装置防腐蚀工作中的运用效果良好,能够有效保护接地装置的阴极。
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