最大腐蚀速度计算公式为vmax =h/t。

(1)式中, vmax为最大腐蚀速度; h 为最大腐蚀孔深度; t 为埋藏年限。

采用深度计测量接地体上h ,精确到0101 mm。

为了测量试件上最大深度,至少要测量5 个最深的孔,每一腐蚀坑测量3 次,取其平均值,然后利用式(1) 计算接地体的vmax 。

接地体原始重量则根据接地体的体积和密度进行计算,原始重量与除锈后的称重之差即为接地体的腐蚀失重。

对于金属全面腐蚀的程度的判定包括腐蚀前后重量变化和厚度(深度) 变化表示的腐蚀率。

金属局部腐蚀表现为孔蚀,孔蚀在小孔部位反映出腐蚀深度的变化,其他部位基本没有变化,金属损失很小,而引起破坏事故的往往是最深的孔[14 ] ,所以用最大腐蚀速度判定局部腐蚀。

以腐蚀重量变化表示的腐蚀率是单位时间内被腐蚀物的单位面积上因腐蚀引起的重量变化,称为平均腐蚀率。

其计算公式为Ra =Δm/A t。

式中, Ra 为平均腐蚀率; A 为试件曝露面积;Δm 为质量损失。

以腐蚀深度表示的腐蚀率是在单位时间内被腐蚀金属的厚度变化,称为深度腐蚀率。

其计算公式为Rh =Δm/dA t。

式中, Rh 为深度腐蚀率; d 为材料密度。

采用孔蚀因素α评价接地体的腐蚀不均匀程度, α越大,腐蚀的不均匀性愈高。

其中α= vmax / Rh 。

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关键词：变电站；地网；电化腐蚀220kV水贝变电站系深圳供电局一个重要的枢纽变电站，担负着罗湖区、香港等地的供电任务。

该变电站自1980年建成投运以来已运行了20多年。

经检查发现，其地网主母线钢材已遭严重腐蚀，危及系统安全运行。

根据深圳供电局的工作安排，深圳市长科防雷技术有限公司于2004年10月20日~11月20日对该地网进行了历时1个月的开挖检查。

1 地网的自然情况该地网自然情况列于表1。

2 检查数量为了配合变电站接地网的改造工作，对变电站地网进行了全面检查。

由于地网面积内土壤的电阻率比较均匀，水平地网开挖了16处，为总长度的10%，垂直接地体检查的数量为垂直接地体总数的10%，引下线应为总引下线数量的10%，网格搭接处、电缆沟长度均为各自总量的10%，可基本反映地网的被腐蚀程度。

3 检查办法（1）直观法。

用肉眼观察其腐蚀情况，用卡尺测量其直径，计算腐蚀程度。

（2）称重法。

用电子称称其质量，检查腐蚀情况。

4 检查结果该地网在1993年第二次地网改造时选用了18的镀锌圆钢，现开挖检查时发现，地网圆钢被腐蚀比较严重，有的地方已损坏了1/3，损坏最严重的地方直径已不足10mm，无法满足短路电流热稳定的要求。

各种缺陷检查结果列于表2。

另外，还存在以下缺陷：设备接地接触不良有4处；设备未接地的有2处；引下线与接地网连接超过3m的有10处；水平地网埋深不足，小于0.6m的有10处，共100m。

综上所述，地网腐蚀最严重的地方是接地引下线与地面的交界处和拐弯的地方，其次是电缆沟内。

腐蚀的原因主要是电化学腐蚀，这与变电站地网的土壤结构和施工质量有关，与引下线通过的电流无关。

如按腐蚀程度排序，最严重的是电缆沟中的接地带腐蚀，其次是引下线腐蚀，再其次是地网内水平接地带腐蚀。

5 腐蚀原因分析5.1 电缆沟内接地带的腐蚀电缆沟内接地带腐蚀比较严重，从开挖的情况来看，电缆沟内的扁钢已从原来5mm的厚度降到3.75mm，腐蚀率为65%。

因为电缆沟内比较潮湿，潮气在扁钢表面形成了许多水珠或水膜，氧气在水珠和水膜中浓度不均匀，这样在水珠的边缘与中心之间形成了气浓差腐蚀电池，边缘部分为阴极，中心部分为阳极，造成接地扁钢的腐蚀。

相对湿度从90%增加到100%时，腐蚀量将增大20倍左右；如果相对湿度小于65%，则对接地体无太大的影响。

图1为扁钢被腐蚀的情况。

表1 地网的自然情况地网大小水平接地极网格情况垂直接地极电缆沟情况引下线长/m宽/m面积/m2规格/mm数量/m平均网格距离/m网格数/个规格/mm极数/个电缆沟内敷设长度/m水平地网跨接数目/个规格/mm数量/根2231373055118126605850L50×58010006022460表2 各种缺陷检查结果主接地网腐蚀引下线电缆沟垂直接地体腐蚀率最严重的情况腐蚀率最严重的情况腐蚀率最严重的情况腐蚀率最严重的情况100%占原钢直径的70%100%占原钢直径的68%100%占原钢直径的65%100%占原钢厚度的80%5.2 接地引下线的腐蚀原因地网的接地引下线普遍已被腐蚀，无论在大电流入地处还是无电流入地处，腐蚀的结果均一样。

运行10年之后的地网，圆钢已被腐蚀一半左右，见图2图1 电缆沟内接地带扁钢的腐蚀情况图2 已被腐蚀一半左右的圆钢（1）电化学腐蚀。

引下线一半是在地上，一半是在地下，地下土壤内含氧量较少，地上含氧量较大，因而形成离子移动，地下的水和氧反映成（OH）-1并向阳极移动，Fe2+和（O H）-1反应生成Fe（OH）2，并在Fe表面沉积为铁锈，造成腐蚀。

（2）宏电池腐蚀。

当引下线一半在地下一半在地上，处于2种物质的界面处会形成“宏电池”，导致地网腐蚀。

（3）接地引下线垂直部分的地下拐弯处被腐蚀的原因有2个，一个是电化学腐蚀，一个是拐弯处铁的应力损坏。

在铁弯曲的时候，尤其是硬性弯曲的时候，会导致铁表面撕裂，造成铁表面电化学过程不均匀，裂纹的尖端部分会成为腐蚀的活性点，裂纹愈大，腐蚀愈加严重。

5.3 水平地网腐蚀原因水平地网被腐蚀的结果如图3所示。

主要原因是接地体的截面积小，土壤里盐和碱的成分较高，加剧了接地体的腐蚀。

图3 运行10年的Φ18圆钢直径只剩12mm6 防腐蚀措施6.1 提高导体的截面积接地体截面积偏小是地网寿命降低的主要原因。

按照DL/T 621—1997《交流电气装置的接地》的规定，接地线的最小截面积为式中，S g为接地线的最小截面积，mm2；I g为入地的短路流，A；t e为短路等效持续时间，s；c为接地材料的热稳定系数。

水贝变电站入地短路电流为4000A，入地电流等效持续时间最长为3s，则计算结果列于表3。

表3 按各国标准计算接地体的最小截面参照的各国标准DL/T 621—1997IEEE 80—2000BS 7470—1991截面积/mm2134.7165.6170.5由表3可见，按我国公式计算的钢体截面积小于用其他国家公式计算的截面积。

按我国公式计算，水贝变电站地网的寿命为式中，N为使用寿命，年；为钢材截面直径,mm；为地网要求最小截面直径,mm；R 为1年的腐蚀率，%。

1983年用的14圆钢，现在的直径只剩下不到2mm，年腐蚀率为5%;1993年用18镀锌圆钢，最严重的地方只剩下12mm，年腐蚀率为3.7%。

可见水贝变电站的年腐蚀率普遍高于广东省其他地区。

广东地区普遍的土壤腐蚀率见表4。

表4 广东地区的土壤腐蚀率序号金属性质年腐蚀率R/%1普通钢材32铜13镀锌钢材2水贝变电站地网短路电流暂定为4000A，动作时间为3s，热稳定系数为70，按我国标准，最小截面积为选用直径为15mm的圆钢，运行寿命为30年的最小截面积为由公式代入数值为得出目前敷设的地网为22圆钢，按上述计算其运行寿命为6.2 改用铜材敷设如采用铜材敷设，电流暂定为4000A,动作时间为3s，热稳定系数为210，最小截面积为铜敷设的年腐蚀率为1%，运行寿命为30年时的截面积为即如果地网运行30年，短路电流不变，可选用截面积为116mm2、直径为13mm的圆铜。

6.3 使用铜和用钢的造价比每吨铜按市价18000元，每吨镀锌圆钢按6000元计算，建1座220kV普通型变电站地网的造价列于表5。

由表5可见，铜和钢的造价比为1.2倍，铜比钢略高，但铜地网可运行30年，而钢地网寿命只有9年，如果按运行30年考虑，仅材料一项，用铜比用钢可节约28万元。

表5 220kV变电站地网用铜和用钢的投资比较材料直径规格/mm数量/t单价/元·t-1总价/元地网寿命/年铜Φ1310.411800018738030钢Φ2226600015600096.4 改善施工工艺的措施（1）改善电缆沟内的施工工艺。