0 引言

随着我国电力事业的蓬勃发展，500 kV、800 kV 等更高电压等级的变电站和输电线路相继建设，输电距离和电力覆盖范围也越来越大，对电力设备的可靠性和安全性提出了更高要求。蒙西电网供电面积72 万平方公里，服务人口1429 多万。但内蒙古是世界最大的“露天煤矿”之乡，煤炭资源丰富，分布广、储量大、埋藏浅、易开发、煤种全，是中国重要的能源保障基地。截至2016 年底，内蒙古全区累计查明煤炭资源量10 246 亿吨，居全国首位；全国原煤累计产量33.64 亿吨，内蒙古原煤产量8.38 亿吨，占全国的24.9%，为中国煤炭产量第一大省。2019年1～6 月全国发电量为33 672.8 亿千瓦时，其中内蒙发电量为2 536.5 亿千瓦时，是第二大发电省份[1]。截至2018 年底，蒙西电网运行500 kV 变电站27 座、220 kV 变电站151 座，同时到2020 年，基本形成“四横五纵”的500 kV 主干网[2]。

电网所涉及的金属设备有超过90%设备长期服役在各种自然环境中，环境腐蚀不仅是输变电设备的主要失效型式之一，也会降低电网运行的安全可靠性，甚至造成重大安全隐患[3]。导致电网设备发生腐蚀的环境因素中，大气腐蚀占很大比例[4]。为保障电网安全稳定运行，对电网设备腐蚀失效的防护和治理也提了更高的要求。

1 大气腐蚀

大气腐蚀是指金属在大气自然环境条件下，与大气污染物反应而发生腐蚀的过程。电网的大部分金属设备均处于大气环境中，如输电线路、杆塔、金具、变电站箱体等，因此大气腐蚀对电网设备的影响非常普遍。大气对电网金属设备的影响因素主要包括气象条件和大气污染物。

1.1 气象条件

（1）相对湿度。金属部件存在腐蚀临界相对湿度，当相对湿度超过腐蚀临界相对湿度后，大气腐蚀随着电解液膜厚度的增大而明显加速；当湿度足够大，如降雨后，液膜覆盖金属表面，氧与金属隔离，腐蚀速率又会降低。金属表面的腐蚀临界相对湿度不是固定值，根据金属材质、表面状态、腐蚀情况有所不同，对于电网金属设备，表面金属一般为铁、锌、铝等，其腐蚀临界相对湿度为50%～70%[5]。

（2）表面润湿时间。指导致腐蚀的电解液膜覆盖金属表面的时间，腐蚀程度与润湿时间成正相关。工程中有效湿润时间一般指温度＞0 ℃而相对湿度≤80%的时间。润湿时间和材料以及环境的湿度有关。

（3）降雨。降雨对金属腐蚀的影响看法不一，一方面降雨会影响大气的相对湿度和润湿时间，从而影响腐蚀速率，一般来说，降雨多，则腐蚀速率会增大；但另一方面，降雨会冲刷掉金属表面的附着物，降低腐蚀腐蚀速率。降雨也对设备起到清洗的作用[6]。

1.2 腐蚀物质

大气中含有不同种类的腐蚀物质，如CO2、臭氧、氨气、NO、NO2、H2S、SO2、HCl 等，尤其是工业区及附近，工厂的排放物中污染物的含量更高。其中氯化物、SO2、NOx以及颗粒物等污染源的污染最为严重，尤其是对镀锌层的腐蚀，如图1 所示。

图1 铁塔镀锌层大气腐蚀

Zn 作为一种良好的防腐涂层广泛用于电网金属设备的保护中，主要通过主动提供电子，牺牲自身，保护内部钢铁设备，同时自身腐蚀产物致密，可以减缓腐蚀速率。其腐蚀机理如下式[7]：

反应生成的Zn（OH）2很容易与空气中的CO2反应生成ZnCO3。同时，由于Zn 比Fe 活泼，即使在干燥的大气中也能与氧气发生反应生成ZnO。因此，钢铁件表面的镀锌层受到腐蚀后，生成的表面氧化物主要由Zn（OH）2、ZnCO3和ZnO 三种物质。Zn（OH）2和ZnO 成白色，也称“白锈”，与CO2反应后出现黑斑。当内部铁开始与大气直接接触，腐蚀会非常快。如Q235 钢在含SO2的大气中的腐蚀产物有FeSO4·7H2O，Fe2（SO4）3·9H2O、γ-FeOOH、σ-FeOOH 等。大气中SO2是导致腐蚀的关键因素[8]。Cl-的存在会对S 的腐蚀起到协同作用[9]。

2 腐蚀防护

对电网设备采取切实可行的防护措施，在设计制造阶段采取有效方法，对已服役设备的腐蚀采取有效治理，提高设备可靠性至关重要。同时对于不同设备、不同地区环境要采用差异化管理，采取不同的腐蚀防护和治理方案，可达到更好的效果。

2.1 采用热镀锌技术

热镀锌是使熔融金属与铁基体反应而产生合金层，热镀锌相较于冷镀锌技术具有镀层均匀、附着力强、使用寿命长等优点，其防腐性能更好。

2.2 采用耐腐蚀材料

对于钢绞线，可改善其表面质量，如镀铝、镀锌或镀含稀土元素的铝锌合金；或者将碳纤维导线用在输电线路上[10]。在输变电设备中，也可多采用铝合金构件，铝合金耐大气腐蚀，无需采用热镀锌或防腐蚀涂层进行表面防护，易于进行现场的二次加工与安装，使用周期长。在称重结构中，多实用耐候钢，可提高抗腐蚀能力。新的耐腐蚀材料的使用会导致初期投资成本高，但后期治理费用低，长期效果好，同时也要加强新材料的研发，以满足工程需求。

文章来源：《电网技术》 网址: http://www.dwjszzs.cn/qikandaodu/2021/0125/674.html

上一篇：基于瞬间智能切换的电网异地可验证灾备系统
下一篇：大数据对电网企业会计工作的影响及对策研究