北斗智库环保管家网讯：简述：由于接地网材料以碳钢及镀锌扁钢为主，此类接地装置长期埋在地下，运行环境恶劣，而检查维护基本靠经验，以定期挖掘察看为主，不但盲目性大，而且费时费力，造成变电站运行成本明显上升。

 

　　电化学噪声（Electrochemical Noise，简称EN）测试技术作为一种原位、无损的金属腐蚀检测方法，无需对被测量体系施加信号，能够监测低电导环境的腐蚀，又能够实现远距离监测，是一种测量的好方法。

 

　　1、试验方法

 

　　测试仪器： CAPCIS Concerto MK2 CIS4K-1电化学噪声综合测试仪 路格L99-TWS-1型温湿度计试验地点：杭州某变电站的接地网附近位置，挖开约20cm×20cm×80cm的坑洞，将电极深入土壤80cm，并用土回填，压实。电极埋设22天后取回观察。现场安装情况如图1所示如下：

 

　

　　图1  电化学噪声腐蚀监测系统现场测试图

 

　　2、结果与讨论

 

　　2.1  电极形貌

 

　　电极表面腐蚀明显，腐蚀物分为两层：黄褐色疏松表面层，黑色强附着力层。

 

　　

　　试验前
 

 

　　试验后

 

　　图2  试验前后电极表观形貌

 

　　2.2  土壤温湿度

 

　　

　　图3  试验期间土壤温湿度变化曲线

 

　　试验后期，变电站出现连续雨水天气，测点附近湿度剧增，从25%跃升到53%，温度也缓慢下降，最终降至15℃左右。温湿度的变化对土壤腐蚀特性将产生较大的影响。

 

　　2.3  腐蚀速率及分析

　

 

　　图4  试验期间土壤腐蚀速率图

 

　　试验最初30h，瞬时腐蚀速率较大，在0.08mm/a至0.12mm/a之间，主要原因是因为电极为新鲜表面，容易产生腐蚀，腐蚀速率较大，试验前中期（40h~350h），瞬时腐蚀速率在0.06mm/a~0.08mm/a之间，呈波浪形缓慢下降趋势。经分析，腐蚀速率与温度具有相似变化趋势，出现波动与昼夜温度变化有关，腐蚀速率有缓慢下降趋势说明电极表面有腐蚀产物生成，抑制了腐蚀的进行。试验后期（350~400h）腐蚀速率突然出现急剧上升，一度达到0.1mm/a，这是因为变电站出现连续降雨，导致土壤含水量迅速增加，电极充分处于电解质环境中，从而造成瞬时腐蚀速率快速上升，且瞬时腐蚀速率相对较大。

 

　　试验末期（450~520h）由于温度降低与湿度增大的综合作用，瞬时腐蚀速率趋于稳定，维持在0.055mm/a左右。

 

　　2.4  电位/电流（E/I）噪声图及分析

 

　

　　图5  试验土壤电位/电流（E/I）电化学噪声图谱

        在试验前、中期电位波动幅度不大，但是具有明显下降的趋势，电流峰波动频率与幅度均比较大，呈缓慢下降趋势。这种现象一方面可能与腐蚀早期工作电极表面状态的剧烈变化以及工作电极状态的差异性有关，另一方面也与前期腐蚀速率变化较大有关。在试验后期，由于外界环境发生改变，对电极表面腐蚀形态产生较大的影响，电位与电流突然迅速上升，这与腐蚀速率突然增大的趋势是一致的。试验末期随着环境条件趋于稳定，工作电极表面状态也趋于温和，电位与电流呈现平缓下降的趋势。

 

　　2.5  点蚀指数（Pitting）和表面不稳定指数（Instability）噪声图及分析

         图6  试验土壤Pitting/Instability噪声图

 

　　点蚀指数和表面不稳定指数在试验初期均达到20%以上，均处于较高水平，并且波动幅度较大，说明电极表面非常不稳定，点蚀概率非常大，这与试验初期电位电流的噪声的波动趋势是一致的。这种现象一方面可能因为腐蚀早期工作电极为新鲜表面，另一方面是与电极表面发生的剧烈的铁氧化物钝化膜的破裂/修复（即亚稳态蚀点的生长与消失）的过程有关。试验后期，由于雨水浸润，电极表面发生较大变化，点蚀指数及表面不稳定指数处于30%~70%的高位之间，表面不稳定指数曾一度达到90%，电极表面相当活泼，腐蚀反应比较剧烈，这与腐蚀速率的趋势是一致的。试验末期，波动幅度逐渐变小，趋于平稳，点蚀指数和表面不稳定指数均恢复到20%以下，说明电极表面钝化膜的破裂/修复过程达到平衡，腐蚀状态趋于稳定。

 

　　2.6  电化学噪声测试系统在接地网实时在线监测中的应用

        电化学噪声监控系统能够对存在严重局部腐蚀和均匀腐蚀风险的接地网设备进行实时在线监测，并且可以进入DCS系统，使其象温度、压力等常规参数一样被变电站运行维护人员使用。如图7（a）本次试验开始前根据运行经验设置E、I、Pitting Instability各腐蚀指数报警临界值。试验前、中期，因为电极为新鲜表面，表面反应比较活跃，点蚀指数及表面不稳定指数比较高，所以容易产生腐蚀，腐蚀速率较大。如图7（b）所示，试验后期，由于外界环境变化导致设备腐蚀状态突然变化时，系统就能够发出警示，同时将存储所有报警阶段的原始电化学噪声数据。变电站运行维护人员能够及时分析湿度、温度、土壤环境、运行工况的变化导致设备腐蚀状态的改变，并采取相应措施。这样便可将输变电设备腐蚀全面管理和日常操作管理结合在一起，从而减少腐蚀损失和由于腐蚀导致的停运事故。

 

　　

　　图7 电化学噪声测试仪器参数设置及报警系统图

        3结论

 

　　（1）杭州某变电站土壤腐蚀速率较低，约为0.055mm/a左右，腐蚀比较轻微。

 

　　（2）电化学噪声监测系统所处土壤环境发生改变时，对土壤腐蚀特性有较大影响，接地网腐蚀状态变化较大。

 

　　（3）电化学噪声监测系统反应灵敏，能够实现实时监控，数据准确可靠，可用于变电站基建勘察以及运行维护阶段的腐蚀监控。

 

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