CN104897875A - 变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法 - Google Patents
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Abstract
变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法，本发明涉及镀锌钢接地网腐蚀性的评价领域。本发明是要解决由于土壤对金属的腐蚀性具有多样性、不流动性、不均匀性、时间季节性和地域性等诸多特点而无法对土壤腐蚀性能评价的问题，而提出的变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法。该方法是通过步骤一、沿变电站场地的某一对角线采集土壤样品；步骤二、对步骤一中取出的土壤进行土壤物理和化学性质指标检测，并从变电站所在地区的气象局获取当地年平均气温的监测数据；步骤三、评价土壤计算得到总评价指数BE；步骤四、根据总评价指数BE评价镀锌钢接地网腐蚀性等步骤实现的。本发明应用于镀锌钢接地网腐蚀性的评价领域。
Description
技术领域
本发明涉及镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法，特别涉及变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法。
背景技术
电力接地网是发电、变电和送电系统安全运行的重要保障，是保证电力设备和人身安全的必要措施。接地网将电力系统的点与大地相连，提供故障电流及雷电流的泄放通道，稳定电位，提供零电位参点。接地网是隐蔽工程，其设计要求和周围设施的寿命相当，一般应大于等于30年。由于接地装置长期处于地下恶劣的运行环境中，土壤的化学腐蚀与电化学腐蚀不可避免，同时还要承受地网散流与杂散电流的腐蚀，因此，影响接地网腐蚀的因素有很多，其中土壤的腐蚀是最关键的因素，而土壤的物理化学性质决定了其腐蚀特性。
土壤对金属的腐蚀性不是用一个简单的量就可以表示出来的，也不是从土壤中很容易测得的，它与许多因素有关。虽然上世纪初许多国家就已开始土壤腐蚀的研究工作，但是至今仍然不能形成一个比较完整的理论，其主要原因是作为腐蚀介质的土壤与一般腐蚀介质相比，具有多样性、不流动性、不均匀性、时间季节性和地域性等诸多特点。
变电站土壤腐蚀性能分析的最终结果是对其腐蚀性能进行评价，科学准确地判断土壤的腐蚀性能。随着电网的发展，变电站容量的扩大，对接地网的安全可靠性要求越来越严格，因此建立、完善和发展接地网腐蚀的研究方法具有重要的科学意义和经济价值，是避免接地网因被土壤腐蚀而使电网的安全运行受到潜在威胁的必要措施。
在国外，判断土壤腐蚀性能的指标评价方法主要有德国的DIN50929标准和美国的ANSI A21.5评价法；在我国，多家电力科研部门经过多年的试验研究，也提出了土壤腐蚀性的指标评价方法，如江西省电力科学研究院(专利申请公布号CN 103278616 A)、甘肃省电力公司电力科学研究院(专利申请公布号CN 103278616 A)、国网湖北省电力公司电力科学研究院(专利申请公布号CN 103499680 A)和国网浙江省电力公司电力科学研究院(专利申请公布号CN 104299032 A)等，为土壤腐蚀性研究和判断提供了有益的观点。但是，在上述标准和方法中，主要是针对碳钢的腐蚀评价，不适用于镀锌钢；而且没有考虑变电站所在区域年度平均环境温度和土壤空气容量这两个因素的影响。由于镀锌钢是电力变电站广泛使用的接地网材料，因此，本专利根据多年的试验研究成果，提出了变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性能的评价方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决由于土壤对金属的腐蚀性具有多样性、不流动性、不均匀性、时间季节性和地域性等诸多特点而无法对土壤腐蚀性能评价的问题，而提出的变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法。
上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：
步骤一、沿变电站场地的某一对角线采集土壤样品；其中，沿变电站场地选择没有建筑物、电气设备和坚固地面的合适区域；
步骤二、对步骤一中取出的土壤进行土壤物理和化学性质指标检测，并从变电站所在地区的气象局获取当地年平均气温的监测数据；其中，物理指标包括土壤类型、含水量和空气容量；化学性质指标包括电阻率、pH值、可溶性Cl-含量、可溶性SO4 2-含量和氧化还原电位；
步骤三、根据步骤二中得到的土壤物理指标、化学性质指标以及当地年平均气温评价土壤计算得到总评价指数BE；
步骤四、根据总评价指数BE评价镀锌钢接地网腐蚀性；即完成了变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法。
发明效果
由于土壤对金属的腐蚀性具有多样性、不流动性、不均匀性、时间季节性和地域性等诸多特点，采用土壤类型、电阻率、pH值、含水量、可溶性Cl-含量、可溶性SO4 2-含量、空气容量和氧化还原电位九个指标，首次提出了土壤对镀锌钢接地网的腐蚀性评价方法。
镀锌钢是我国广泛采用一种电力接地网材料，根据研究成果，本发明提供了一种变电站土壤对镀锌钢材质接地网腐蚀性的九指标评价方法，采用土壤类型、电阻率、pH值、含水量、可溶性Cl-含量、可溶性SO4 2-含量、空气容量、氧化还原电位和变电站区域年平均气温九个指标，评价土壤对镀锌钢材质接地网腐蚀性能，此方法简单实用，充分考虑了变电站土壤类型、土壤理化性质和变电站所在区域的气候条件等因素，因此评价结果准确性好，与地网实际开挖结果相近，具有较广泛的推广价值。
附图说明
图1(a)为实施例提出的变电站土壤对镀锌钢接地网试片的年平均腐蚀速率为0.0442mm/a，腐蚀性评价为弱腐蚀一年腐蚀试片外观形貌示意图；
图1(b)为实施例提出的变电站土壤对镀锌钢接地网试片的年平均腐蚀速率为0.0166mm/a，腐蚀性评价为轻微腐蚀一年腐蚀试片外观形貌示意图；
图2为具体实施方式一提出的变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法，具体是按照以下步骤制备的：
步骤一、沿变电站场地的某一对角线采集土壤样品；其中，沿变电站场地选择没有建筑物、电气设备和坚固地面的合适区域；
步骤二、对步骤一中取出的土壤进行土壤物理和化学性质指标检测，并从变电站所在地区的气象局获取当地年平均气温的监测数据；其中，物理指标包括土壤类型、含水量和空气容量；化学性质指标包括电阻率、pH值、可溶性Cl-含量、可溶性SO4 2-含量和氧化还原电位；
步骤三、根据步骤二中得到的土壤物理指标、化学性质指标以及当地年平均气温评价土壤计算得到总评价指数BE；
步骤四、根据总评价指数BE评价镀锌钢接地网腐蚀性；即完成了变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法如图2。
本实施方式效果：
由于土壤对金属的腐蚀性具有多样性、不流动性、不均匀性、时间季节性和地域性等诸多特点，采用土壤类型、电阻率、pH值、含水量、可溶性Cl-含量、可溶性SO4 2-含量、空气容量和氧化还原电位九个指标，首次提出了土壤对镀锌钢接地网的腐蚀性评价方法。
镀锌钢是我国广泛采用一种电力接地网材料，根据研究成果，本实施方式提供了一种变电站土壤对镀锌钢材质接地网腐蚀性的九指标评价方法，采用土壤类型、电阻率、pH值、含水量、可溶性Cl-含量、可溶性SO4 2-含量、空气容量、氧化还原电位和变电站区域年平均气温九个指标，评价土壤对镀锌钢材质接地网腐蚀性能，此方法简单实用，充分考虑了变电站土壤类型、土壤理化性质和变电站所在区域的气候条件等因素，因此评价结果准确性好，与地网实际开挖结果相近，具有较广泛的推广价值。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中沿变电站场地的某一对角线采集土壤样品具体为：
(1)、选择变电站场地的某一对角线，沿对角线方向挖4个直径0.8～1.0m的试坑；其中，每个试坑间距10m～11m，试坑深度与变电站接地网的实际埋设深度相同；
(2)、分别在每个试坑中取土壤样品约2kg～2.5kg。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中对步骤一中取出的土壤进行土壤物理和化学性质指标检测依据全国土壤腐蚀试验网站编写的《材料土壤腐蚀试验方法》，根据镀锌钢接地网的腐蚀程度与土壤理化性质之间的相关性，对变电站土壤进行样品采集，并对土壤类型、电阻率、pH值、含水量、可溶性Cl-含量、可溶性SO4 2-含量、空气容量和氧化还原电位进行检测。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三中根据步骤二中得到的土壤物理指标、化学性质指标以及当地年平均气温评价土壤计算得到总评价指数BE具体过程为：
(1)根据土壤类型、电阻率、pH值、含水量、可溶性Cl-含量、可溶性SO4 2-含量、空气容量、氧化还原电位和区域年平均气温九个指标的检测结果，按表1中的规定，确定九个指标中各指标的评价指数值Zi，其中，i＝1,2,3….，9；
(2)根据评价指数值Zi计算总评价指数BE＝Z1+Z2+Z3+Z4+Z5+Z6+Z7+Z8+Z9；
其中，Z1为土质的理化指标镀锌钢评价指数，Z2为土壤电阻率镀锌钢评价指数，Z3为土壤含水量镀锌钢评价指数，Z4为土壤空气容量镀锌钢评价指数，Z5为pH值镀锌钢评价指数；Z6为可溶性Cl-含量镀锌钢评价指数；Z7为可溶性SO4 2-含量镀锌钢评价指数；Z8为氧化还原电位Eh7镀锌钢评价指数；Z9为区域年平均气温镀锌钢评价指数；土质为砂土、砂壤土、壤土、壤粘土或粘土；
X1为砂土Z1＝1，X1为砂壤土Z1＝0、X1为壤土Z1＝0、X1为壤粘土Z1＝-1或X1为粘土Z1＝-2；其中，X1为土壤类型；
X2＞500，Z2＝6；200≤X2≤500，Z2＝4；100≤X2＜200，Z2＝2；50≤X2＜100，Z2＝0；20≤X2＜50，Z2＝-2；10≤X2＜20，Z2＝-4；X2＜10，Z2＝-6；其中，X2为土壤电阻率；
X3≤5，Z3＝0；5＜X3≤10，Z3＝-1；10＜X3≤20，Z3＝-2；20＜X3≤30，Z3＝-1；X3＞30，Z3＝0；其中，X3为土壤含水量；
X4为土壤空气容量，Z4＝-1；0＜X4≤10，Z4＝1；10＜X4≤20，Z4＝0；20＜X4≤30，Z4＝-1；X4＞30，Z4＝-2；
X5＞9，Z5＝3；6.5＜X5≤9，Z5＝2；5.5＜X5≤6.5，Z5＝0；4＜X5≤5.5，Z5＝-2；X5≤4，Z5＝-3；其中，X5为pH值；
X6＜100，Z6＝0；100≤X6≤500，Z6＝-1；500＜X6≤1000，Z6＝-1；1000＜X6≤2000，Z6＝-2；2000＜X6≤5000，Z6＝-2；X6＞5000，Z6＝-2；其中，X6为可溶性Cl-含量；
X7＜100，Z7＝0；100≤X7≤300，Z7＝0；300＜X7≤500，Z7＝0；500＜X7≤800，Z7＝-1；X7＞800，Z7＝-2；其中，X7为可溶性SO4 2-含量；
X8＞400，Z8＝0；200＜X8≤400，Z8＝0；100＜X8≤200，Z8＝0；X8≤100，Z8＝-1；其中，X8为氧化还原电位Eh7；
X9≤-5，Z9＝1；-5＜X9≤0，Z9＝0；0＜X9≤5，Z9＝-1；5＜X9≤10，Z9＝-2；10＜X9≤20，Z9＝-3；X9＞20，Z9＝-4；其中，X9为区域年平均气温。
变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性能的评价指数确定如表1；
表1
。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤四中根据总评价指数BE评价镀锌钢接地网腐蚀性具体过程：
(1)依据土壤对镀锌钢腐蚀性评价分级(如表2)，评价土壤对镀锌钢接地网的腐蚀性能；
BE≥-1，点蚀或片状腐蚀坑深度＜0.1mm/a，均匀腐蚀速率＜0.02mm/a，腐蚀性轻微；
(2)BE为-2、-3或-4，点蚀或片状腐蚀坑深度为0.1～0.5mm/a，均匀腐蚀速率为0.02～0.05mm/a，腐蚀性弱；
(3)BE为-5或-6，点蚀或片状腐蚀坑深度为0.5～1.0mm/a，均匀腐蚀速率为0.05～0.10mm/a，腐蚀性中等；
(4)BE为-7或-8，点蚀或片状腐蚀坑深度为1.0～1.5mm/a，均匀腐蚀速率为0.10～0.20mm/a，腐蚀性强；
(5)BE≤-9，点蚀或片状腐蚀坑深度＞1.5mm/a，均匀腐蚀速率＞0.20mm/a，腐蚀性很强；
表2 土壤对镀锌钢腐蚀性评价分级
。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例：
本实施例变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法，具体是按照以下步骤制备的：
图1(a)和图1(b)是两个变电站土壤对镀锌钢接地网试片腐蚀情况图，表1是两个变电站土壤理化性质检测结果和镀锌钢试片腐蚀情况检测评价结果。由图1(a)和图1(b)可以看到，图1(a)变电站土壤对镀锌钢试片的腐蚀程度比图1(b)变电站严重，其试片表面有红褐色的腐蚀产物；经过试片腐蚀速度测量，图1(a)变电站土壤对镀锌钢试片的年平均腐蚀速率为0.0442mm/a，腐蚀性评价为弱腐蚀，图1(b)变电站土壤对镀锌钢试片的年平均腐蚀速率为0.0166mm/a，腐蚀性评价为轻微腐蚀。根据土壤理化性质分析结果，图1(a)变电站土壤理化指标总评价指数BE值为-4，土壤腐蚀性评价为弱腐蚀；图1(b)变电站土壤理化指标总评价指数BE值为-1，土壤腐蚀性评价为轻微腐蚀。因此，土壤对镀锌钢腐蚀性的理化指标指数评价结果与土壤的实际腐蚀性能是相同的。
表1 变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性检测评价结果
本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法，其特征在于变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法具体是按照以下步骤进行的：
步骤一、沿变电站场地的某一对角线采集土壤样品；其中，沿变电站场地选择没有建筑物、电气设备和坚固地面的合适区域；
步骤二、对步骤一中取出的土壤进行土壤物理和化学性质指标检测，并从变电站所在地区的气象局获取当地年平均气温的监测数据；其中，物理指标包括土壤类型、含水量和空气容量；化学性质指标包括电阻率、pH值、可溶性Cl-含量、可溶性SO4 2-含量和氧化还原电位；
步骤三、根据步骤二中得到的土壤物理指标、化学性质指标以及当地年平均气温评价土壤计算得到总评价指数BE；
步骤四、根据总评价指数BE评价镀锌钢接地网腐蚀性；即完成了变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法。
2.根据权利要求1所述变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法，其特征在于：步骤一中沿变电站场地的某一对角线采集土壤样品具体为：
(1)、选择变电站场地的某一对角线，沿对角线方向挖4个直径0.8～1.0m的试坑；其中，每个试坑间距10m～11m，试坑深度与变电站接地网的实际埋设深度相同；
(2)、分别在每个试坑中取土壤样品约2kg～2.5kg。
3.根据权利要求1所述变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法，其特征在于：步骤二中对步骤一中取出的土壤进行土壤物理和化学性质指标检测依据全国土壤腐蚀试验网站编写的《材料土壤腐蚀试验方法》，根据镀锌钢接地网的腐蚀程度与土壤理化性质之间的相关性，对变电站土壤进行样品采集，并对土壤类型、电阻率、pH值、含水量、可溶性Cl-含量、可溶性SO4 2-含量、空气容量和氧化还原电位进行检测。
4.根据权利要求1所述变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法，其特征在于：步骤三中根据步骤二中得到的土壤物理指标、化学性质指标以及当地年平均气温评价土壤计算得到总评价指数BE具体过程为：
(1)根据土壤类型、电阻率、pH值、含水量、可溶性Cl-含量、可溶性SO4 2-含量、空气容量、氧化还原电位和区域年平均气温九个指标的检测结果，确定九个指标中各指标的评价指数值Zi，其中，i＝1,2,3….，9；
(2)根据评价指数值Zi计算总评价指数BE＝Z1+Z2+Z3+Z4+Z5+Z6+Z7+Z8+Z9；
其中，Z1为土质的理化指标镀锌钢评价指数，Z2为土壤电阻率镀锌钢评价指数，Z3为土壤含水量镀锌钢评价指数，Z4为土壤空气容量镀锌钢评价指数，Z5为pH值镀锌钢评价指数；Z6为可溶性Cl-含量镀锌钢评价指数；Z7为可溶性SO4 2-含量镀锌钢评价指数；Z8为氧化还原电位Eh7镀锌钢评价指数；Z9为区域年平均气温镀锌钢评价指数；土质为砂土、砂壤土、壤土、壤粘土或粘土；
X1为砂土Z1＝1，X1为砂壤土Z1＝0、X1为壤土Z1＝0、X1为壤粘土Z1＝-1或X1为粘土Z1＝-2；其中，X1为土壤类型；
X2＞500，Z2＝6；200≤X2≤500，Z2＝4；100≤X2＜200，Z2＝2；50≤X2＜100，Z2＝0；20≤X2＜50，Z2＝-2；10≤X2＜20，Z2＝-4；X2＜10，Z2＝-6；其中，X2为土壤电阻率；
X3≤5，Z3＝0；5＜X3≤10，Z3＝-1；10＜X3≤20，Z3＝-2；20＜X3≤30，Z3＝-1；X3＞30，Z3＝0；其中，X3为土壤含水量；
X4为土壤空气容量，Z4＝-1；0＜X4≤10，Z4＝1；10＜X4≤20，Z4＝0；20＜X4≤30，Z4＝-1；X4＞30，Z4＝-2；
X5＞9，Z5＝3；6.5＜X5≤9，Z5＝2；5.5＜X5≤6.5，Z5＝0；4＜X5≤5.5，Z5＝-2；X5≤4，Z5＝-3；其中，X5为pH值；
X6＜100，Z6＝0；100≤X6≤500，Z6＝-1；500＜X6≤1000，Z6＝-1；1000＜X6≤2000，Z6＝-2；2000＜X6≤5000，Z6＝-2；X6＞5000，Z6＝-2；其中，X6为可溶性Cl-含量；
X7＜100，Z7＝0；100≤X7≤300，Z7＝0；300＜X7≤500，Z7＝0；500＜X7≤800，Z7＝-1；X7＞800，Z7＝-2；其中，X7为可溶性SO4 2-含量；
X8＞400，Z8＝0；200＜X8≤400，Z8＝0；100＜X8≤200，Z8＝0；X8≤100，Z8＝-1；其中，X8为氧化还原电位Eh7；
X9≤-5，Z9＝1；-5＜X9≤0，Z9＝0；0＜X9≤5，Z9＝-1；5＜X9≤10，Z9＝-2；10＜X9≤20，Z9＝-3；X9＞20，Z9＝-4；其中，X9为区域年平均气温。
5.根据权利要求1所述变电站土壤对镀锌钢接地网腐蚀性的评价方法，其特征在于：步骤四中根据总评价指数BE评价镀锌钢接地网腐蚀性具体过程：
(1)BE≥-1，点蚀或片状腐蚀坑深度＜0.1mm/a，均匀腐蚀速率＜0.02mm/a，腐蚀性轻微；
(2)BE为-2、-3或-4，点蚀或片状腐蚀坑深度为0.1～0.5mm/a，均匀腐蚀速率为0.02～0.05mm/a，腐蚀性弱；
(3)BE为-5或-6，点蚀或片状腐蚀坑深度为0.5～1.0mm/a，均匀腐蚀速率为0.05～0.10mm/a，腐蚀性中等；
(4)BE为-7或-8，点蚀或片状腐蚀坑深度为1.0～1.5mm/a，均匀腐蚀速率为0.10～0.20mm/a，腐蚀性强；
(5)BE≤-9，点蚀或片状腐蚀坑深度＞1.5mm/a，均匀腐蚀速率＞0.20mm/a，腐蚀性很强。
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| CN110542644A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-06 | 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 | 一种变电站不开挖接地网腐蚀程度评价方法 |
| WO2020234958A1 (ja) * | 2019-05-20 | 2020-11-26 | 日本電信電話株式会社 | 腐食評価支援装置および腐食評価支援方法 |
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2015
- 2015-06-09 CN CN201510314173.5A patent/CN104897875A/zh active Pending
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