地網是由金屬導體組成的。金屬腐蝕的本質是金屬原子失掉電子后變成金屬離子,這些金屬離子再與其所接觸的物質結合成腐蝕產物。金屬腐蝕分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩種,大多數情況下兩種腐蝕同時存在,后者較嚴重,是地網腐蝕的主要形式。下面分別說明地網各部位的腐蝕機理。
(1)主接地網。主接地網干線的局部腐蝕主要是電化學腐蝕,它是由于土壤中電解質濃度的不均勻性造成的,如主地網各部分所在土壤的水飽和程度不同,致使土壤中扁鋼表面的不同部位之間產生電們差,形成腐蝕電池。
腐蝕電池按陰陽極距離的大小可分為微電池腐蝕和宏電池腐蝕。陰陽極相距僅數毫米或數微米,一般稱為微電池腐蝕。例如土壤中小片金屬試樣的腐蝕基本上可看成是微電池腐蝕,其外形特征十分均勻。當腐蝕電池達幾十厘米的、數米的乃至幾公里時,這種大陽極和陰極就構成宏電池腐蝕,它是地網主干線腐蝕的主要形式,其結果導致地網導體形成穿孔和嚴重局部銹蝕,而且腐蝕速度較高。
(2) 接地引下線。基本是土壤內的金屬腐蝕,由于接地引下線埋設深度不同,會構成宏觀腐蝕電池。其影響因素很多,如土壤的性質、溫度及均勻性等都對腐蝕速度有一定影響,影響較大的是氧濃差電池引起的電化學腐蝕。接地引下線(如扁鋼)從空氣中垂直入地部分,扁鋼與土壤間會有一很小的間隙,使垂直段的扁鋼周圍充滿空氣。而拐彎處或拐彎以后的扁鋼與土壤能較緊密地貼在一起,其周圍的空氣則比垂直段少,由此引起接地引下線不同部位周圍土壤含氧濃度的不同,在垂直段與拐彎段就形成了氧濃差腐蝕電池。缺氧的拐彎段為陽極,不缺氧的垂直段為陰極。腐蝕電流從缺氧的拐彎段(陽極)出發,經過土壤到不缺氧的垂直段(陰極區),通過接地體構成回路。因電流走最小阻力的路徑。在缺氧區與不缺氧區的距離是短處電流比較集中,腐蝕也最嚴重。
應力也是造成接地引下線拐彎處腐蝕的原因之一,接地扁鋼與一定的介質(如堿、硝酸及工業大氣)接觸將會產生應力腐蝕。由于應力撕破了金屬的保護膜,使金屬表面出現許多微小裂紋,造成表面電化學過程不均勻,裂紋尖端的微小表面比沒有裂紋表面的電位為負而成為陽極,沒有裂紋的表面為陰極,由于它們兩個部分的面積相差很大,造成了大陰極和小陽極。使裂紋的尖端部分成為腐蝕的活性點,裂紋不斷向縱深發展,最終導致斷裂。顯然,污穢地區的應力腐蝕較清潔區更為嚴重。
泄漏電流也會使接地引下線腐蝕。當有泄漏電流流過接地引下線時會加其腐蝕,雖然交流電流不產生腐蝕,但大約有0.01%的交流電壓在鋼筋和水泥的交界處被整流成直流,而小的直流電流會造成鋼材料的腐蝕,據統計,在1A電流下,水泥中的鋼筋一年可腐蝕9kg。
(3)電纜溝中接地帶。其腐蝕也主要是電化學腐蝕。由于電纜溝內比較潮濕,潮氣在接地扁鋼表面形成許多小水珠或一層水膜。由于氧氣在水珠或水膜中的濃度不均勻(如水珠邊緣部分氧的濃度大于中心),在水珠的邊緣和中心間就形成了氧濃度差腐蝕電池,邊緣為陰極,中心為陽極,造成了接地扁鋼的腐蝕。引起電纜溝接地體電化學腐蝕的必備條件為接地體表面有水珠或水膜,發生電化學腐蝕的濕度約為65%以上。相對濕度越高,腐蝕速度越快,如相對濕度從90%增加到100%時,銹蝕量約增大20倍左右。如果相對濕度小于65%,對接地體就幾乎沒有危害,若變電所由于下雨等原因造成電纜溝經常積水,且水氣不易擴散使得電纜溝內潮氣較大,會造成電纜溝接地帶腐蝕率增大。 |