贵金属氧化物阳极在变电站接地网中的应用研究

摘要

变电站接地网起着防雷电、工作接地、泄流均压等功能，是保证变电站安全运行的关键设备之一。由于其长期埋藏于化学和物理性质复杂的土壤环境中，加上变电站高输变电压所形成的电场作用，导致在土壤中接地网材料发生严重腐蚀，这不仅会影响变电站正常运行，并且将引发严重的安全事故，造成不良的社会影响以及巨大的经济损失。针对上述问题，国家电网公司下达了接地网腐蚀防护的攻关课题，本文是其中的一部分。本文在现有港口及输油输气管道腐蚀阴极防护研究的成果上，采用市售Ir-Ru-Ti贵金属氧化物阳极作为辅助阳极，利用模拟土壤腐蚀试验箱介质强化法对Q235钢接地材料进行腐蚀模拟试验，确定贵金属氧化物在变电站接地网强制电流阴极保护系统中的最佳铺设方式，采用动电位扫描及交流阻抗谱技术(EIS)研究了贵金属氧化物阳极材料在不同pH和不同泄流电流密度环境中的腐蚀速率，为贵金属氧化物阳极应用于变电站接地网强制电流阴极保护的可行性提供了理论依据。研究结果表明：
　　变电站接地网强制电流阴极保护系统中，选择蛇形铺设辅助阳极，与变电站接地网等大小平行置于接地网上方，辅助阳极与接地网距离越小，阳极输出电流越大，电流效率高，能源消耗越小。
　　在自然腐蚀状态下Q235碳钢的年平均腐蚀速率为8.9g/m2·a，在交流泄流状态下Q235碳钢的年平均腐蚀率为26.0g/m2·a，直流泄流状态下Q235碳钢的年平均腐蚀速率为122.5g/m2·a；无泄流电流状态下施加强制电流阴极保护后Q235碳钢的年平均腐蚀速率为0.6g/m2·a，在交流泄流状态下施加强制电流阴极保护之后Q235碳钢年平均腐蚀率为2.1g/m2·a，在直流泄流状态下施加强制电流阴极保护之后Q235碳钢的年平均腐蚀率为6.6g/m2·a。
　　贵金属氧化物阳极应用于变电站强制电流阴极保护中时，阳极表面材料和基体材料的服役寿命受变电站土壤酸性条件和泄流电流密度的影响最大：土壤酸性越强，阳极表面材料和基体材料的服役寿命越短；泄流电流密度越大，阳极表面材料和基体材料的服役寿命越短。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 接地网腐蚀与防护现状

1.3 强制电流阴极保护技术

1.4 研究的目的意义与内容

2 试验及测试方法

2.1试验试剂与仪器

2.2 腐蚀介质以及试样的制备

2.3 电位测试实验

2.4 保护效果验证实验

2.5 贵金属氧化物阳极使用寿命评价实验

2.6 变电站现场验证实验

3 贵金属氧化物阳极铺设方式研究

3.1 阴极、阳极接入点对电位分布影响研究

3.2 贵金属氧化物辅助阳极铺设位置对电位分布的影响

3.3 泄流状态下外加电流阴极保护试验结果与分析

3.4 本章小结

4 泄流状态下贵金属氧化物阳极材料的腐蚀行为

4.1 贵金属氧化物阳极表面材料的腐蚀行为

4.2贵金属氧化物阳极基体材料的腐蚀研究

4.3 本章小结

5 变电站现场验证试验

5.1 渭南信义750kV变电站电位测试试验

5.2 渭南信义750kV变电站现场埋片试验

5.3 本章小结

6 结论

致谢

参考文献