电厂接地保护设计与防腐研究

电厂接地保护设计与防腐研究

宋树林

深圳中广核工程设计有限公司广东深圳518172

摘要：在电厂实际生产运行中，可能会出现各种安全隐患。在这些隐患当中，就包括了接地装置的相关隐患。接地保护不仅能使系统正常、安全地运行，而且还能保护电厂工作人员以及现场重要设备的安全。如果其出现问题，那么就会影响到整个电厂的正常运作。因此，科学合理的对接地保护进行设计，并且做好防腐工作，对电厂的正常运行有着极其重要的作用。下文就对接地保护设计以及相关的防腐工作进行简要的分析，以供参考。

关键词：电厂；接地保护设计；防腐

1电厂接地保护接地装置的腐蚀隐患

电厂接地装置的腐蚀隐患相当普遍，其中接地网中的接地引下线更容易受到腐蚀。尤其是在潮湿的环境下铁件，极易被腐蚀掉，变成铁渣剥落甚至断裂，同时因为腐蚀，接地线热稳定差，设备容易失去接地。此外，接地带也容易发生腐蚀，特别是焊接头。如果接地带上还串接有设备的接地引下线，就会造成许多设备或设备单元无法接地。

2常见的接地方式分析

当前，常用的接地方式主要有四种，包括保护接地、工作接地、防静电接地和防雷接地。

2.1保护接地

由于电气设备可能存在绝缘损坏的情况，因此要将电气设备的金属外壳的对地电压限制在一定的范围之内，从而帮助保护设备和保障人员的安全。

2.2工作接地

在正常和事故情况下，必须在电力系统中某点直接或者经消弧线圈、电抗、电阻、击穿熔断器和避雷器与接地装置连接，以保证电气设备的可靠运行，并且降低人体接触电压，迅速切断故障设备，降低电气设备和输电线的绝缘水平。

2.3防静电保护接地

在工业生产过程中静电是不可忽视的，静电生产的事故也屡见不鲜，防静电保护接地装置的实际实施过程当中，防静电保护主要用于进出建筑物的金属管道和输送燃煤和铁轨等。

2.4防雷接地

防雷接地，顾名思义就是防止直击雷、雷电侵入波以及感应雷而设计的，防雷保护主要涉及以下几个方面：

（1）直击雷过电压保护：涉及的领域包括500kV架构、主厂房、烟塔和制氢站等。

（2）雷电侵入波过电压保护：防止线路雷电侵入侵袭损坏主变、GIS、发电机、6kV真空断路器和F+C回路柜，从而设置氧化锌作为保护。

（3）感应雷过压保护：为了防止感应雷过电压以及静电感应所产生的火花，输油架空管道和氢气每隔20米左右就要重复接地一次。

3接地装置的防腐措施分析

接地装置由两个部分组成，接地网和接地干线。接地网主要埋于厂区地下部分和土壤直接接触的结构，主要材质是镀锌扁钢或裸铜线。接地干线主要是连接电气设备和接地网直接的导体。影响突然腐蚀的因素主要有温度、土壤含盐量、土壤电阻量、微生物腐蚀以及土壤的氧化还原、土壤的水含量和土壤的酸碱度等。接地网防护措施首先有化学防腐，常用的就是阴极保护，通过把直流电流引入到被保护技术管道或被保护接地装置，从而发生极化反应，这就叫做阴极保护。其次就是增加金属厚度。再次就是采用覆盖层保护，既在接地体的外表面添加一层覆盖层，这样就可以使得接地体金属部分与土壤隔离，从而阻止腐蚀速度。一般情况下，覆盖层保护主要有在金属导体外表镀锌或涂上油漆等。

3.1防腐要求

接地导体截面的选择应该满足最大入地短路电流的热稳定条件。但是由于接地导体与空气、水以及土壤的长期接触，发生电化腐蚀而造成截面变小，因此接地导体应该根据土壤的腐蚀性质经过技术经济比较采取适当的防腐措施，以便保证接地网在电厂设计使用寿命内均符合热稳定的要求。

3.2换土降阻

换土降阻的方案即采用低电阻率的土壤作为接地网填充物，置换土的电阻

率越低，效果越好。从降阻效果方面来看，可以利用低电阻率的回填土降低接地电阻要求值；从施工的难易程度来看，此方案和传统的接地方案的回填施工类似，没有什么特别的施工难度，在接地网敷设回填的时候要注意将土夯实；从投资成本的角度上来看，此方案主要的材料仅是低阻率的土壤，可以将电厂基础开挖时地下深层挖掘出的粘土手机起来使用，基本上没有增加什么工程造价。

3.3加降阻剂

降阻剂是由多种成分组成的，其中含有电解质、固化剂、润滑剂以及填充材

料等，它的降阻效果实际上就是增大接地导体的截面，靠其组成成分中的无机盐类的析出、溶解、电离出的金属离子向周围土壤的渗透和扩散作用以降低土壤电阻率，但由于大多数降阻剂的组成成分会对土壤和地下水造成污染，所以不利于环保，而且还会腐蚀接地体，损害接地系统。

3.4阴极保护法

在进行牺牲阳极保护设计时，按照以下步骤进行。

（1）用四极法测定不同时间、不同气候条件下及不同深度的土壤电阻率ρ；

（2）根据所测土壤电阻率ρ，决定选用牺牲阳极的类型。ρ<20Ω•m时，

选用锌阳极；20Ω•m≤ρ≤100Ω•m时，选用镁阳极；ρ>100Ω•m时，除特殊情况采用带状镁阳极外，一般不采用牺牲阳极保护，而采用外加电流保护；

表1镁阳极、锌阳极电化学性能

（3）确定接地网最小保护电流密度。接地网最小保护电流密度由土壤腐蚀性(土壤电阻率、氧化还原电位)确定，一般在10mA/m2～50mA/m；

（4）根据接地网所用导体的外形尺寸、总长计算受保护的总面积，按选定的保护电流密度计算所需的阴极保护总电流；

（5）确定接地网阴极保护电位，对于牺牲阳极式阴极保护，在保证达到最小保护电流密度前提下，不需考虑过保护问题；

（6）按公式计算阳极接地电阻与输出电流，按阴极保护设计年限计算所需的阳极质量，再根据单个阳极质量计算出需布置的阳极个数；

（7）确定牺牲阳极的埋设方式及埋设深度，选择填包料，并确定填料的电阻率；

（8）安装牺牲阳极，由导线引出与水平地网接地导体焊牢；

（9）确定并安装阴极保护的测试系统，测量其保护电位和保护电流，检查保护效果，并验算其保护年限。

采取外加电流保护方式时，除按接地网保护总电流选择恒电位仪、辅助阳极外，其余基本与牺牲阳极保护方式相同。

4结语

总之，接地装置的腐蚀问题关系到接地装置的正常运行，所以必须受到足够的重视。在实施接地装置的防腐蚀措施时，我们应先考虑接地体的选材、埋深和施工工艺等问题，结合实际情况，采取适合的解决措施。

参考文献

[1]电厂接地装置存在的安全隐患与对策[J].谭晓刚，康峰，常改花.科技资讯.2012(10)

[2]浅析电厂接地保护设计与防腐[J].刘璐.电子世界.2014(12)

[3]浅谈接地、接零的区别及容易疏忽的问题[J].王克剑，王辉.科技信息.2012(16)

作者介绍：

宋树林（1986.11.01-）；男；辽宁；汉；本科；工程师；电气设计员；电厂配电设计；深圳中广核工程设计有限公司。