发电厂电气设备铜材元件的腐蚀原因和对策

发电厂电气设备铜材元件的腐蚀原因和对策

樊润

四川中电福溪电力开发有限公司 645152

摘要： 近几年我国发电厂建设规模正在不断扩大，各种类型发电厂的出现，为我国电力能源使用提供了充足支持。在建设发电厂时，涉及到的电气设备类型比较多。但因为电气设备在运行期间，会受到各种因素干扰，尤其是空气湿度以及周边环境，会对设备内部铜材元件造成严重影响，导致元件出现腐蚀问题。发电厂内部工作人员需要对这些问题重点关注，要对导致腐蚀问题发生原因全面分析，并制定针对性解决措施。本文就发电厂电气设备铜材元件的腐蚀原因及对策进行相关分析和探讨。

关键词：发电厂；电气设备；铜材元件腐蚀原因；对策

铜材料导电性能比较好，且具备较强导热性能和塑性特征，铜材料已经广泛作用于电力电气行业中。但因为铜材料在使用期间，会受到运行环境影响，尤其是环境温度和湿度以及气体成分，会对铜材料性能产生较大影响。如果铜材料在长期运行期间出现表面黑化等现象，就会导致材料出现脆断问题。一旦铜材元件受到腐蚀问题影响出现断裂问题，就会导致电气设备无法正常运行，还会引发安全性事故问题，因此发电厂需要对电气设备运行情况实时监测，并对铜材元件腐蚀问题重点预防[1]。

一、发电厂电气设备铜材元件腐蚀问题发生原因

（一）失效件宏观腐蚀问题

在对电气设备开关铜片以及接地铜编织带表面腐蚀问题观察时，可以发现铜编织带表面最外层存在白色粉末状腐蚀产物，中间层存在黑褐色腐蚀产物，内部主要存在基体铜丝。在出现腐蚀性问题之后，铜编织带柔韧性能不断下降，塑性能力变差出现断裂问题。在对腐蚀性产物触碰时，存在碎铜丝脱落问题。在对开关绝缘外壳观察时，发现外壳不存在明显变化，但拆除内部触点金属铜片时，发现裸露层表面存在明显腐蚀问题，腐蚀产物呈现黑灰色[2]。

（二）腐蚀产物成分影响

在对电气设备铜材元件腐蚀问题分析时，可以发现大部分腐蚀产物呈现不规则块状，也存在团絮状，附着在接地铜编织带表面。部分腐蚀产物表面已经出现了明显裂痕，这是因为铜编织带出现了腐蚀问题，腐蚀产物堆积，导致腐蚀膜层不断变厚，内部应力作用影响下，腐蚀产物会出现相互排挤现象。因为腐蚀产物存在剥蚀迹象，基体铜材元件露出之后，会与腐蚀元件直接接触，加快铜编织带腐蚀问题发生速度。在对电气设备开关铜片元件表面腐蚀产物分析时，可以发现存在明显分层现象，这是因为上层腐蚀产物与下层腐蚀产物之间，致密性能存在一定差异。铜编织带腐蚀产物主要由Al元素组成，这说明腐蚀产物主要为Al氧化物以及Cu硫化物或氧化物。开关铜片腐蚀产物是由少量Fe元素以及Cu元素组成，腐蚀产物主要存在Cu硫化物以及氧化物。在提取铜材元件样品之后，发现表面腐蚀产物中存在较高含量S元素，说明电气设备运行环境中存在S腐蚀性介质。在对测试结果分析时，可以发现接地铜编织带表面腐蚀产物主要由Al组成，开关铜片表面腐蚀产物主要由FeS组成，所以腐蚀产物中的Cu₂S，是导致铜材元件出现腐蚀问题的主要原因，开关表面腐蚀产物呈现白色。电气设备在运行期间受到硫化物腐蚀介质影响，内部铜材原件出现了明显腐蚀性问题，硫化物可能来源于环境中的腐蚀气体[3]。

（三）腐蚀性气体影响

大部分发电厂电气设备运行环境中，都含有SO₂等气体。在对运行环境腐蚀性气体评价时，发现腐蚀性产物中不存在N元素，说明SO₂不是导致腐蚀问题发生的主要原因。铜材元件出现腐蚀问题，可能会受到气体影响。如果电气设备运行环境下，H₂S气体含量比较高，且电气设备内部铜材元件已经出现了腐蚀性问题，则代表这种气体，是导致腐蚀问题发生的主要原因。H₂S气体是一种具备鸡蛋臭味的无色毒性气体，如果这种气体质量浓度比较大，可以被人体识别。部分电气设备内部铜材元件出现腐蚀问题之后，可以闻到明显恶臭刺鼻气味。在对铜材元件腐蚀产物结果分析时，可以发现铜材元件与环境中的H₂S气体发生腐蚀反应之后，都会出现比较严重质量问题[4]。

（四）环境影响

如果电气设备长期处于恶劣运行环境，且运行负荷比较大，就会增加腐蚀性问题发生原因。铜片表面出现腐蚀问题之后，颜色会转化为黑色，这代表腐蚀问题比较严重。如果铜材元件使用期间出现蓝黑红腐蚀产物，或存在鲜红腐蚀产物，则代表腐蚀问题比较轻微。采用电解还原方法，对腐蚀产物分析时，可以观察到不同还原电位平台，这代表内部存在多种腐蚀性产物。按照还原电位高低排序，在电解还原期间，将还原电位比较低的产物优先还原之后，可以进入下一个还原电位比较高的腐蚀产物还原流程，直至腐蚀产物膜层完全被还原，发生析氢反应。如果腐蚀产物还原时间比较长，说明产物膜层比较厚，腐蚀产物数量过多。在还原期间，技术人员需要对气体浓度全面检测，如果发现铜片腐蚀产物膜层比较厚，则代表腐蚀速率过快。在对环境腐蚀程度评价时可以发现，评级比较高，则代表电气设备总体运行环境越恶劣，铜材元件腐蚀问题发生几率更高[5]。

二、发电厂电气设备铜材元件腐蚀问题预防控制措施

发电厂在对电气设备腐蚀问题预防时，需要对运行环境中的腐蚀性气体全面检测，并制定针对性净化措施，例如可以通过通风除湿，对腐蚀性气体有效排除。发电厂还需要对周边地质环境全面检测，并对地质环境影响有效防范。在对环境温度和湿度防控时，发电厂可以在电气设备运行环境中，设置智能控制装置，通过对运行环境温度和湿度有效调控，满足电气设备运行需求，并对腐蚀性问题全面预防和控制。在对电气设备内部铜材元件安全防护时，还可以通过选择性能更好的铜材元件，并对元件有效保护，降低腐蚀性问题发生几率。发电厂需要选择更加专业技术人员，对电气设备运行情况实时监测，并根据电气设备运行状况，制定有效控制措施。发电厂还需要对电气设备运行环境全面优化，要根据不同类型电气设备运行特点，制定针对性环境优化措施，通过对环境中的杂质全面清除，并对环境中的水分因子有效排除，避免设备运行期间出现严重腐蚀性问题[6]。

结语：综上所述，发电厂在对电气设备应用管理时，需要从各个层面对设备运行环境全面优化，才能提高设备运行安全性和稳定性。发电厂还需要对电气设备运行环境中，腐蚀性气体浓度实时监测，并制定有效控制措施，通过对环境净化处理，并对净化之后环境定期评估，为环境优化和腐蚀预防工作开展提供有效支持。发电厂还需要加强设备运行监测，要对设备运行参数全面提取，通过对各项数据定期对比和分析，从而对设备异常情况及时发现和解决，从而实现可持续发展。

参考文献：

[1]吴友生.垃圾焚烧发电厂电气设备常见问题及解决对策[J].江西建材,2021(09):287-288.

[2]易亚文,陈自然,朱海,王涛,陈川,杨阳.水力发电厂电气设备铜材元件的腐蚀原因[J].腐蚀与防护,2021,42(04):62-66+72.

[3]杨阳,陈川,向利,易亚文,王涛,陈自然,张其俊.电气设备用铜材在含硫化氢环境下的腐蚀寿命预测[J].装备环境工程,2020,17(08):23-27.

[4]徐魁,孙玉新,宋大龙.分析发电厂电气设备运行中的常见故障和相关解决策略[J].化工设计通讯,2017,43(04):108.

[5]刘春奇,杨静,唐新文,沙林,于跃,王佳.电化腐蚀对小浪底电厂电气设备危害分析[J].魅力中国,2008(28):107-108.

[6]方玉胜,赵永林,郭骥骏,孙志远,胡宽.丰镇发电厂500kV、220kV升压站地网防腐[J].内蒙古电力技术,2004(06):50-51.