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摘要：随着国民经济的迅速发展，中国的电力需求继续快速增长为了减少长途输电线路供电过度造成的电力损失，国家电网提出了高压电网结构，对接地系统的电导率提出了更高的要求。长期以来，中国的接地网主要采用镀锌钢、扁钢、铜钢等金属材料由于地面网长期埋在地下，一般需要在使用3至7年后更换地面网，因为存在腐蚀问题。如果接地网腐蚀情况相当严重，接地网不能及时更换，接地网不能满足热稳定性，而且由于腐蚀问题，接地网的整体强度可能会提高。当电力线被闪电击中或短路时，电力线建立的接地网不能迅速切断闪电电流或故障电流。当故障电流值较高时，即使连接到电力线的电气设备也可能被烧毁，这不能保证电力系统的安全可靠地运行。本文主要分析了低压设施接地材料地面防腐技术体系的创新与应用。
关键词：输变电设施;接地材料;土壤腐蚀率
引言
变电站接地装置对电力系统的安全运行至关重要，变电站建设中接地良好至关重要。接地的质量直接关系到设备的正常运行。因此，详细了解接地材料的性能和适当的环境对于正确选择接地材料和成功地建设接地网至关重要。
1、接地网材料腐蚀的主要影响因素
1.1土壤的含水量
电解溶液是对电化学腐蚀作出反应所必需的，因此土壤含水量是确定土壤腐蚀性的重要参数。一般而言，水含量越高，金属材料在土壤中的电化学腐蚀越强;但是，存在一个阈值，当土壤含水量超过该值时，土壤腐蚀就会减少。
1.2土壤的酸碱度
土壤pH值通常介于5到8之间。在此范围内，ph值通常不是影响材料腐蚀速率的主要因素。但是，土壤酸度的增加增加了大多数结构材料（如来源、钢、镀锌层等）的腐蚀倾向。碱性土壤通常含有高浓度的Na、k、Mg和ca，通常会在材料表面形成钙质沉积物，从而减少材料的腐蚀。此外，土壤酸度会影响材料的腐蚀行为，影响其在腐蚀产物和土壤中微生物中的溶解度。
1.3土壤电阻率
土壤电阻率取决于水和可溶性盐的含量，是土壤腐蚀性的一个重要指标。由于大多数腐蚀反应主要是电化学反应，材料的腐蚀速率与土壤中的离子电流密切相关，高强度必然会降低腐蚀速率。当然，土壤腐蚀性不能仅仅根据电阻率来评估，即使土壤电阻率很高，也不能保证腐蚀率很低。例如，地下管线沿线土壤电阻率的变化可能导致大腐蚀电池的形成，从而导致局部快速腐蚀。
1.4微生物
微生物或微生物代谢物的活性是微生物腐蚀的主要影响因素。越来越多的研究表明，大多数金属容易受到微生物腐蚀，包括阴极极化机制，这种机制加速了阴极反应，作为一种流量调节措施;形成表面微电池，其中微生物在材料表面分布不均，导致形成缝隙或显着差异的电池;酸性腐蚀，酸性微生物代谢物（主要是脂肪酸）加速腐蚀。微生物腐蚀可能在有氧和缺氧条件下发生。一般来说，厌氧代谢物具有高度腐蚀性;好氧细菌可以产生腐蚀性无机酸;基础代谢物具有腐蚀性副产品，如有机酸，也可能使有机涂层退化。
2、金属材料的土壤腐蚀行为与防护
2.1金属材料的防腐技术
目前工程中常用的养护措施如下（1）通过改变插座的特性降低腐蚀率。例如，增加取土体的横截面，或直接使用更耐蚀的接地材料等（2）采用实物保护方法，主要是将接地材料与引起腐蚀的非电接触物理隔离。目前有更多的防腐涂料和导电模块。（3）使用化学保护方法，也称为阴极保护法，是基于原电池原则，包括额外电流法和牺牲阳极法。阴极保护法是目前最有效和应用最广泛的方法。（4）使用gpf-94等高效膨润土产品降低耐蚀性。
2.2非金属材料在防腐技术中的应用
低强度石墨组织的制备方法如下：首先，赫尔穆特石墨（含85 %以上的碳）转化为helminthial石墨纸，然后通过热凝固和辊压得到复合石墨纸，再通过夹紧和压缩去除复合石墨辊，最后制成石墨组织与还原石墨组织联合应用接地材料可起到防止接地材料腐蚀和减少金属接头的作用。与现有技术相比，降低石墨强度具有以下优点。（1）使用抗拉强度降低石墨组织代替抗拉强度降低剂，其抗拉强度降低效果不会随着地下水的流动而丧失，从而确保抗拉强度降低效果的长期有效性，同时避免污染问题（2）制备工艺简单廉价，适用于大规模应用，在电气系统防雷接地技术领域具有重要的实用意义。非金属结件的腐蚀问题、石墨土复合金属结件以及耐蚀非金属结件的发展可以有效地解决这一问题。非金属材料的选用应符合下列要求：良好的耐腐蚀性能和良好的抗老化性能;可靠的机械连接强度;尽可能增加石墨接地复合材料的接触面积，降低接触强度;减少对分散的影响;非金属接头用杆、螺钉和螺栓固定。比较材料后，上下夹紧板选择高强度环氧树脂材料，螺钉和螺栓选择DuPont téflon材料。
2.3接地体与金属引下线连接方案优化
石墨柔性材料更为灵活，即使是钢筋石墨导电线在被外力牵引时，也很容易从塔脚中分离出来，下雨时容易造成石墨损耗，破坏和影响接地效果。因此，使用镀锌圆钢和石墨接地装置等金属材料仍然是地面连接的重要手段。目前，金属导线与柔性石墨基底主体之间的连接主要由螺栓压力接头和楔压接头组成。石墨电缆可以用锌皮缠绕2 ～ 3圈，然后石墨电缆和镀锌钢可以缠绕2 ～ 3圈，从而使石墨材料和圆钢材料之间的接触更加紧密，从而缩小电位差，形成阴极保护在卷绕结束时，采用新的高强度非金属板和螺栓进行加电，在为电化学反应创造条件后，采用沥青进行加电。
2.4导电耐蚀涂层
修改传统防腐涂料，降低涂料强度，同时保持耐蚀性，满足接地网的性能要求。含有金属元素（如镀锌层和铜层）的防腐蚀涂层不应考虑电导率要求。大多数无机或有机涂层（导电聚合物除外）可被视为绝缘层，因此必须通过添加导电颗粒来减少。这些导电颗粒有铜粉等金属颗粒;有石墨粉末或炭黑等非金属颗粒;非金属纤维如碳纤维的存在;有纳米粒子，如碳纳米管等一般来说，导电颗粒填充材料含量越高，涂层导电性能越好，但薄膜形成能力和涂层密度越低，从而降低了防腐性能。因此，通过减小粒子的比例和增加粒子的散射，在保证导电性能的同时，必须降低填充材料的含量。用于接地材料保护的新型Ni-TiN金属陶瓷涂层。涂层保持良好的金属导电性能，同时具有良好的耐蚀性。所有功能涂层都需要高度粘接，因此必须严格处理材料表面，控制涂层工艺参数，确保涂层质量，以防止接地网腐蚀。一般来说，防护涂层的厚度在几十至几百微米之间，在实施过程中必须避免对地面导体涂层造成局部损坏。此外，改性纳米涂层、金属陶瓷涂层和导电聚合物涂层成本高昂，难以应用于接地网。
2.5土壤的选择
氧含量、含水量和土壤pH值是土壤腐蚀的关键因素。变电站工程严格要求接地电阻。一般来说，土的强度越低，接地材料的腐蚀就越快。如果过分坚持强度较低，会导致接地材料过早丢失，并影响设备的长期安全运行。在综合测量物理化学性质、经济可靠性和土壤安全等因素之后，才采取土壤处理措施，如为土壤高强度地区的变电站开发减阻技术;根据土壤电阻率分布特征选择适当的接地网结构、尺寸和分布;变电站接地网在非均匀接地等方面的优化设计其他条件也可以改变，例如使用防腐蚀措施，例如防止金属复盖、阴极保护和增加地球体部分。
结束语
土壤腐蚀是一个极其复杂的过程，不能用通用模型来描述。土壤中的材料腐蚀是变电站等重要电力设施失灵的一个关键因素，开发接地材料是解决这一问题的关键手段。耐蚀性、导电性、稳定性和经济性是未来接地材料的研究目标。此外，建造简易性、耐久性和环境也是建设接地网的重要要求。
参考文献：
[1]陈坤汉.接地装置腐蚀机理与防腐措施的研究[D].长沙：长沙理工大学，2020.
[2]蔡崇积.电力交流接地网损坏原因调研与分析[J].电力设备，2019.
[3]陆培钧，黄松波，豆朋，等.佛山地区变电站接地网腐蚀状况分析[J].高电压技术，2018.
[4]唐平，贾志东，胡仕红，等.应用于接地网防腐的导电室溫硫化硅橡胶涂层性能研究[J].高电压技术，2020.
[5]聂凯斌，闫爱军，姚瑶，等.不锈钢包钢在红壤中的电偶腐蚀行为[J].腐蚀与防护，2019.
关键词：输变电设施;接地材料;土壤腐蚀率
引言
变电站接地装置对电力系统的安全运行至关重要，变电站建设中接地良好至关重要。接地的质量直接关系到设备的正常运行。因此，详细了解接地材料的性能和适当的环境对于正确选择接地材料和成功地建设接地网至关重要。
1、接地网材料腐蚀的主要影响因素
1.1土壤的含水量
电解溶液是对电化学腐蚀作出反应所必需的，因此土壤含水量是确定土壤腐蚀性的重要参数。一般而言，水含量越高，金属材料在土壤中的电化学腐蚀越强;但是，存在一个阈值，当土壤含水量超过该值时，土壤腐蚀就会减少。
1.2土壤的酸碱度
土壤pH值通常介于5到8之间。在此范围内，ph值通常不是影响材料腐蚀速率的主要因素。但是，土壤酸度的增加增加了大多数结构材料（如来源、钢、镀锌层等）的腐蚀倾向。碱性土壤通常含有高浓度的Na、k、Mg和ca，通常会在材料表面形成钙质沉积物，从而减少材料的腐蚀。此外，土壤酸度会影响材料的腐蚀行为，影响其在腐蚀产物和土壤中微生物中的溶解度。
1.3土壤电阻率
土壤电阻率取决于水和可溶性盐的含量，是土壤腐蚀性的一个重要指标。由于大多数腐蚀反应主要是电化学反应，材料的腐蚀速率与土壤中的离子电流密切相关，高强度必然会降低腐蚀速率。当然，土壤腐蚀性不能仅仅根据电阻率来评估，即使土壤电阻率很高，也不能保证腐蚀率很低。例如，地下管线沿线土壤电阻率的变化可能导致大腐蚀电池的形成，从而导致局部快速腐蚀。
1.4微生物
微生物或微生物代谢物的活性是微生物腐蚀的主要影响因素。越来越多的研究表明，大多数金属容易受到微生物腐蚀，包括阴极极化机制，这种机制加速了阴极反应，作为一种流量调节措施;形成表面微电池，其中微生物在材料表面分布不均，导致形成缝隙或显着差异的电池;酸性腐蚀，酸性微生物代谢物（主要是脂肪酸）加速腐蚀。微生物腐蚀可能在有氧和缺氧条件下发生。一般来说，厌氧代谢物具有高度腐蚀性;好氧细菌可以产生腐蚀性无机酸;基础代谢物具有腐蚀性副产品，如有机酸，也可能使有机涂层退化。
2、金属材料的土壤腐蚀行为与防护
2.1金属材料的防腐技术
目前工程中常用的养护措施如下（1）通过改变插座的特性降低腐蚀率。例如，增加取土体的横截面，或直接使用更耐蚀的接地材料等（2）采用实物保护方法，主要是将接地材料与引起腐蚀的非电接触物理隔离。目前有更多的防腐涂料和导电模块。（3）使用化学保护方法，也称为阴极保护法，是基于原电池原则，包括额外电流法和牺牲阳极法。阴极保护法是目前最有效和应用最广泛的方法。（4）使用gpf-94等高效膨润土产品降低耐蚀性。
2.2非金属材料在防腐技术中的应用
低强度石墨组织的制备方法如下：首先，赫尔穆特石墨（含85 %以上的碳）转化为helminthial石墨纸，然后通过热凝固和辊压得到复合石墨纸，再通过夹紧和压缩去除复合石墨辊，最后制成石墨组织与还原石墨组织联合应用接地材料可起到防止接地材料腐蚀和减少金属接头的作用。与现有技术相比，降低石墨强度具有以下优点。（1）使用抗拉强度降低石墨组织代替抗拉强度降低剂，其抗拉强度降低效果不会随着地下水的流动而丧失，从而确保抗拉强度降低效果的长期有效性，同时避免污染问题（2）制备工艺简单廉价，适用于大规模应用，在电气系统防雷接地技术领域具有重要的实用意义。非金属结件的腐蚀问题、石墨土复合金属结件以及耐蚀非金属结件的发展可以有效地解决这一问题。非金属材料的选用应符合下列要求：良好的耐腐蚀性能和良好的抗老化性能;可靠的机械连接强度;尽可能增加石墨接地复合材料的接触面积，降低接触强度;减少对分散的影响;非金属接头用杆、螺钉和螺栓固定。比较材料后，上下夹紧板选择高强度环氧树脂材料，螺钉和螺栓选择DuPont téflon材料。
2.3接地体与金属引下线连接方案优化
石墨柔性材料更为灵活，即使是钢筋石墨导电线在被外力牵引时，也很容易从塔脚中分离出来，下雨时容易造成石墨损耗，破坏和影响接地效果。因此，使用镀锌圆钢和石墨接地装置等金属材料仍然是地面连接的重要手段。目前，金属导线与柔性石墨基底主体之间的连接主要由螺栓压力接头和楔压接头组成。石墨电缆可以用锌皮缠绕2 ～ 3圈，然后石墨电缆和镀锌钢可以缠绕2 ～ 3圈，从而使石墨材料和圆钢材料之间的接触更加紧密，从而缩小电位差，形成阴极保护在卷绕结束时，采用新的高强度非金属板和螺栓进行加电，在为电化学反应创造条件后，采用沥青进行加电。
2.4导电耐蚀涂层
修改传统防腐涂料，降低涂料强度，同时保持耐蚀性，满足接地网的性能要求。含有金属元素（如镀锌层和铜层）的防腐蚀涂层不应考虑电导率要求。大多数无机或有机涂层（导电聚合物除外）可被视为绝缘层，因此必须通过添加导电颗粒来减少。这些导电颗粒有铜粉等金属颗粒;有石墨粉末或炭黑等非金属颗粒;非金属纤维如碳纤维的存在;有纳米粒子，如碳纳米管等一般来说，导电颗粒填充材料含量越高，涂层导电性能越好，但薄膜形成能力和涂层密度越低，从而降低了防腐性能。因此，通过减小粒子的比例和增加粒子的散射，在保证导电性能的同时，必须降低填充材料的含量。用于接地材料保护的新型Ni-TiN金属陶瓷涂层。涂层保持良好的金属导电性能，同时具有良好的耐蚀性。所有功能涂层都需要高度粘接，因此必须严格处理材料表面，控制涂层工艺参数，确保涂层质量，以防止接地网腐蚀。一般来说，防护涂层的厚度在几十至几百微米之间，在实施过程中必须避免对地面导体涂层造成局部损坏。此外，改性纳米涂层、金属陶瓷涂层和导电聚合物涂层成本高昂，难以应用于接地网。
2.5土壤的选择
氧含量、含水量和土壤pH值是土壤腐蚀的关键因素。变电站工程严格要求接地电阻。一般来说，土的强度越低，接地材料的腐蚀就越快。如果过分坚持强度较低，会导致接地材料过早丢失，并影响设备的长期安全运行。在综合测量物理化学性质、经济可靠性和土壤安全等因素之后，才采取土壤处理措施，如为土壤高强度地区的变电站开发减阻技术;根据土壤电阻率分布特征选择适当的接地网结构、尺寸和分布;变电站接地网在非均匀接地等方面的优化设计其他条件也可以改变，例如使用防腐蚀措施，例如防止金属复盖、阴极保护和增加地球体部分。
结束语
土壤腐蚀是一个极其复杂的过程，不能用通用模型来描述。土壤中的材料腐蚀是变电站等重要电力设施失灵的一个关键因素，开发接地材料是解决这一问题的关键手段。耐蚀性、导电性、稳定性和经济性是未来接地材料的研究目标。此外，建造简易性、耐久性和环境也是建设接地网的重要要求。
参考文献：
[1]陈坤汉.接地装置腐蚀机理与防腐措施的研究[D].长沙：长沙理工大学，2020.
[2]蔡崇积.电力交流接地网损坏原因调研与分析[J].电力设备，2019.
[3]陆培钧，黄松波，豆朋，等.佛山地区变电站接地网腐蚀状况分析[J].高电压技术，2018.
[4]唐平，贾志东，胡仕红，等.应用于接地网防腐的导电室溫硫化硅橡胶涂层性能研究[J].高电压技术，2020.
[5]聂凯斌，闫爱军，姚瑶，等.不锈钢包钢在红壤中的电偶腐蚀行为[J].腐蚀与防护，2019.