（电气工程专业论文）沧州供电公司变电站地网腐蚀研究.pdf

华北电力大学工程硕士学位论文摘要 摘要 出于沧州地区濒临渤海，区内土壤性质复杂，使得地网改造及防腐工作量逐年 增加，为了进一步调查不同土壤类型中地网材料的腐蚀情况，本文对土壤性质与地 网材料的腐蚀情况之间的联系进行了系统的分析，选取位于1 2 类土壤中的2 l 座变 电站作为采样点，地网材质包含了普通碳钢、镀锌钢、阴极保护镀锌钢及铜等四种， 项目的调查对象具有相当的普遍性。通过1 6 项实验室分析和现场7 种土壤参数的 测定，对地网材料进行了腐蚀速度、孔蚀深度等多项数据的实验室测定。通过分析， 本文对处于不同土壤中的不同地网材质给出了平均腐蚀速度、最大孔蚀深度等数 据，并据此提出了相应的地网设计、改造及防腐等方面的参考意见，对电力企业的 安全生产具有重要的指导意义，为今后地网设计、改造工作提供了技术支持。 关键词t地网腐蚀，对地电位，腐蚀速度，腐蚀规律 a b s t r a c t s i n c ec a n g z h o ua r e ai s n e a rt h eb o h a is e a ，t h es o i lc o m p o s i t i o ni sc o m p l e x t h e c o r r o s i o no ft h ee a r t h i n gd e v i c ei ns u b s t a t i o n si ss e r i o u s ，a n dt h ew o r ko fe a r t hg r i d r e f o r m a t i o na n da n t i c o r r o s i o ni n c r e a s e se v e r yy e a r i no r d e rt oi n v e s t i g a t ee a r t hg r i d m a t e r i a l sc o r r o s i o ni nd i f f e r e n ts o i l ，t h es y s t e m a t i ca n a l y s e so fr e l a t i o nb e t w e e ne a r t h g r i dc o r r o s i o na n de a r t hg r i dm a t e r i a l si sm a d ei nt h ep a p e r ，is e l e c t e d2 1s u b s t a t i o n s t h a tl o c a t e di n12 k i n d so fs o i la ss a m p l es i t e s ，t h es e l e c t e dm a t e r i a li n c l u d e dc a r b o n s t e e l ，g a l v a n i z e ds t e e l ，c a t h o d i cp r o t e c t i o ng a l v a n i z e ds t e e la n dc o p p e r ，t h ei n v e s t i g a t e d o b j e c t si si nc o m m o n t h r o u g h1 0l a ba n a l y s e sa n da s c e r t a i n m e n to f7s o i lp a r a m e t e r s ，i g o tt h el a bc o r r o s i o nr a t e s 。c a v i t yc o r r o s i o nd e p t he t e b ym e a n so fa n a l y s i s ，a v e r a g e c o r r o s i o nr a t ea n dm a xc a v i t yc o r r o s i o nd e p t hi so b t a i n e d ，s oig a v em yo p i n i o na b o u t c o r r e s p o n d i n gd e s i g n 、r e f o r m a t i o na n da n t i c o r r o s i o no fe a r t hg r i d ，i ti ss i g n i f i c a n tt o e l e c t r i ce n t e r p r i s e ss a f e t yp r o d u c t i o n ，a l s oo f f e r st e c h n i q u es u p p o r tf o re a r t hg r i d d e s i g na n dr e f o r m a t i o n i nf u t u r e k e yw o r d s ：e a r t hg r i dc o r r o s i o n ，a b o v ee a r t hp o t e n t i a l ，c o r r o s i o nr a t e ， c o r r o s i o nl a w z h o ua i g u o ( e l e c t r i cp o w e re n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f l vf a n g c h e n g 华北电力大学工程硕士学位论文摘要 摘要 出于沧州地区濒临渤海，区内土壤性质复杂，使得地网改造及防腐工作量逐年 增加，为了进一步调查不同土壤类型中地网材料的腐蚀情况，本文对土壤性质与地 网材料的腐蚀情况之间的联系进行了系统的分析，选取位于1 z 类土壤中的2 l 座变 电站作为采样点，地网材质包含了普通碳钢、镀锌钢、阴极保护镀锌钢及铜等四种， 项目的调查对象具有相当的普遍性。通过1 6 项实验室分析和现场7 种土壤参数的 测定，对地网材料进行了腐蚀速度、孔蚀深度等多项数据的实验室测定。通过分析， 本文对处于不同土壤中的不同地网材质给出了平均腐蚀速度、最大孔蚀深度等数 据，并据此提出了相应的地网设计、改造及防腐等方面的参考意见，对电力企业的 安全生产具有重要的指导意义，为今后地网设计、改造工作提供了技术支持。 关键词；地网腐蚀，对地电位，腐蚀速度，腐蚀规律 a b s t r a c t s i n c ec a n g z h o ua r e ai s n e a rt h eb o h a is e a ，t h es o i lc o m p o s i t i o ni sc o m p l e x t h e c o r r o s i o no ft h ee a r t h i n gd e v i c ei ns u b s t a t i o n si ss e r i o u s ，a n dt h ew e r ko fe a r t hg r i d r e f o r m a t i o na n da n t i c o r r o s i o ni n c r e a s e se v e r yy e a r i no r d e rt oi n v e s t i g a t ee a r t hg r i d m a t e r i a l sc o r r o s i o ni nd i f f e r e n ts o i l ，t h es y s t e m a t i ca n a l y s e so fr e l a t i o nb e t w e e ne a r t h g r i dc o r r o s i o na n de a r t hg r i dm a t e r i a l si sm a d ei nt h ep a p e r ，is e l e c t e d2 1s u b s t a t i o n s t h a tl o c a t e di n12 k i n d so fs o i la ss a m p l es i t e s ，t h es e l e c t e d m a t e r i a li n c l u d e dc a r b o n s t e e l ，g a l v a n i z e ds t e e l ，c a t h o d i cp r o t e c t i o ng a l v a n i z e ds t e e la n dc o p p e r ，t h ei n v e s t i g a t e d o b j e c t si si nc o m m o n t h r o u g h1 0l a ba n a l y s e sa n da s c e r t a i n m e n to f7s o i lp a r a m e t e r s ，i g o tt h el a bc o r r o s i o nr a t e s 。c a v i t yc o r r o s i o nd e p t he t c b ym e a t l so fa n a l y s i s ，a v e r a g e c o r r o s i o nr a t ea n dm a xc a v i t yc o r r o s i o nd e p t hi so b t a i n e d ，s oig a v em yo p i n i o na b o u t c o r r e s p o n d i n gd e s i g n 、r e f o r m a t i o na n da n t i c o r r o s i o no fe a r t hg r i d ，i ti ss i g n i f i c a n tt o e l e c t r i ce n t e r p r i s e ss a f e t yp r o d u c t i o n ，a l s oo f f e r st e c h n i q u es u p p o r tf o re a r t hg r i d d e s i g na n dr e f o r m a t i o n i nf u t u r e k e yw o r d s ：e a r t hg r i dc o r r o s i o n ，a b o v ee a r t hp o t e n t i a l ，c o r r o s i o nr a t e ， c o r r o s i o nl a w z h o ua i g u o ( e l e c t r i cp o w e re n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f l vf a n g c h e n g 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文沧州供电公司地网腐蚀研究， 是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得 的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：圈鲎虱 日期：皇堑：! 主! 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩 印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅： 学校可以以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同 方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：匿瞳凰 日期：巡，! ! ：1 5 导师签名： 日期： 凶移s 、t ：识 一兰韭皇塑奎堂三堡堡主堂垒笙壅 i 1 选题目的及意义 第一章绪论 发电厂、变电站的接地网是维护电力系统安全可靠运行、保障运行人员和电气 设备安全的重要措施。随着电力系统的发展，接地短路电流不断增大，对接地网的 安全可靠性提出了很高的要求。构成接地网的均压导体常因施工时焊接不良或土壤 腐蚀等原因，使地网均压导体之间或接地引线与均压导体之间存在电气连接不良的 故障点。若遇到电力系统发生接地短路故障。将造成地网本身局部电位差和地网电 位异常升高，除给运行人员的安全带来威胁外，还可能因反击或电缆皮环流使得二 次设备的绝缘遭到破坏，使高压进入控制室，监测或控制设备发生误动或拒动而扩 大事故，带来巨大的经济损失和不良的社会影响。在我国，因地网腐蚀或发生断 裂丽引起的电力系统事故时有发生，加强对接地网问题的研究不仅具有重要的学术 意义，而且具有广泛的现实工程应用价值。 接地弼具有共性特征豹技术问题主要可分为接地网腐蚀、接建引下线截面偏小 和接地体之间连接不良三个方面的原因，其中接地网腐蚀严重是目前我国接地网最 为突出的问题1 2 】。腐蚀时间一般是在投运后5 2 0 年，严重的投运后第3 年即腐蚀。 接地网的腐蚀与土质、埋深和土壤的性质( 如土壤的透气性、电阻率、酸度、含水 量、含盐量和氧化还原电位等) 有很大的关系，另外土壤中电勰质浓度的不均匀性 也是造成接地网局部腐蚀的主要原因之一。 电力接地网的问题应当在设计施工和运行维护等各个环节中都应予以重视，使 接地网在设计的预期寿命内保持良好的接地性能。然而一般供电企业进行变电站选 址是按照负荷状况及网架结构来进行综合考虑的。而对接地网的设计与维护方面考 虑却相对较少，且实际运行后的地网改造周期一般也是按照投运时间来划定的，例 如一般碳钢投运1 5 年进行检查或改造，同时大部分供电行业是根据电力设备外部 腐蚀来推断地网腐蚀情况的。这些推测往往损失了大量供电企业地网材料，且有因 接地网未及时改造而使电力设备失地导致事故发生的情况。例如1 9 8 5 1 9 8 6 年两 年问湖北省胡集、潜江、武钢等三个2 2 0k v 变电所因接地不良将变电所内弧光短 路事故扩大为全站停电和设备严重损坏事故；1 9 9 1 年浙江电同一个l l ok v 变电所 发生了3 5 k v 开关站接地短路，由于按地装置存在问题，使一次系统事故扩大到二 次系统，造成全所停电1 3 个小时，一、二次设备大量损坏；1 9 9 4 年1 月1 日。四 川华莹山发电厂因变压器中性点接地不良，当系统发生污闪时，造成变压器、发电 机严重烧毁的恶性事故，损失十分严重。 近年来，沧州供电公司电网发展很快，其规划新站以及基建项目较多，如果在 望i ! 里查奎堂! ：堡堡主兰垡堡奎 变电站选址过程中充分考虑地网材料的腐蚀情况，对回填士特性选择以及采用新型 地网外教材料等方面进行研究和分析，使同样材质的地网材料能够更长久地运行， 将为供电公司创造更多的价值。 沧州地区气候受东南季风影响，干湿季节明显，同时降水量偏少，蒸发量很大， 加上沉积物中盐分没有得到充分淋冼因此相当一部分地区地下水矿化度很高，当 盐分含量超过o 1 时，普通潮土就演化成盐化潮土，在含盐蠡特别高的沿海地区， 甚至还出现了盐土。本课题中所研究的2 1 个地网所处的土壤，主要分为潮土与轻 重不同的盐化潮土。不同类型土壤对金属材料腐蚀速度的影响不同，因此不同土壤 中地网的使用寿命也不一样，通过本项目韵研究，狈9 量了变电站的土壤特性对不同 年限地网材料的腐蚀数据，得到了利用土壤特性来推断地网材料的经验方法，提出 了防止地网材料失效的相关建议，它将明确指导变电站地网投运后的运行监督，真 正做到有的放矢j 由于我们本课题中涉及到的2 1 个测试点基本上处于强腐蚀、较 强腐蚀、中等腐蚀三类土壤中，这样课题的最终结论就为更多的变电站地网腐蚀情 况提供了借鉴意义。 本次地网腐蚀研究课题的研究结论适应于河北南网甚至华北地区的备变电站 土壤腐蚀性及实际地网材料的腐蚀情况。根据研究的结论，可在今后变电站选址方 面综合考虑这些因素，并可根据变电站土壤的腐蚀特性大致确定地网开挖检查年限 以及由地网样品的测试结果判定地网改造的时期，这将有利于供电企业有计划、有 居的的开展地网维护工作，有效保证电力设备的安全稳定运行，因此本课题的研究 在沧州地区供电企业中将发挥巨大作用，具有广阔的应用前景。 1 2 国内外现状 我国变电所及发电厂的接地系统多采用镀锌扁钢和镀锌钢管或角钢均埋入地 下o 8 3 3 m 以下的土壤中。由于土壤具有腐蚀性，接地网自埋入地下之日起即受到 不同程度的腐蚀。例如上海石化热电厂，电厂运行七年后，由于接地网性能下降， 整个厂区的接地网进行了全面更换 湖北荆门电厂接地材料腐蚀，接地网进行了全 面更换。山东滨州2 2 0 k v 郭集变电所接地网被严重腐蚀，约十年需全部更换t 次，目 前已更换了2 次：济南1 1 0 k v 义和庄变电所接地网被严重腐蚀更换后采用牺牲锌阳极 阴极保护方式，运行3 年后挖开检查未发现接地体腐蚀。据统计，应用镀锌扁钢和 镀锌钢管或角钢的接地网，运行十年后都会产生严重的腐蚀而不得不更换。更换过 程中将对电厂、变电所的路面、草地等设施造成破坏和损失”j 。 相对国内来讲，国外许多发达国家由于资金力量雄厚，地网材料普遍采用铜材， 对于地网腐蚀研究方面的技术同样存在着不成熟的一面，但由于地网开挖检查有相 应的周期规定，散国外由于地网腐蚀导致设备失地的情况少见报道。 应的周期规定，故国外由于地网腐蚀导致设备失地的情况少见报道。 2 一 兰j ! 皇查查堂三矍堡主堂篁笙奎 我国各地供电及发电部门对于地网与土壤腐蚀性质之间联系的研究已经在一 些科学文献中有相关记载。 目前国内地网防腐主要有以下几种方法： 1 加大接地体截面l 钔。为了避免腐蚀引发事故扩大等不安全因素电力设计部 门对电力设备地网的设计采取逐年增大接地体截面的办法，接地体钢材比早期增加 4 倍。对变电站的接地体由早期1 2 4 m m 扁钢增加到6 0 6 m m 甚至8 0 8 m m ，比早 期增加近1 0 倍( 当中还有热稳定计算因素) 。加大截面的做法固然对防腐起到了一 些缓蚀的作用，但对那些严重的腐蚀地区也无法从根本上得以解决。 2 采用铜或其他耐腐蚀的金属f 引。以美国为代表的许多国家用铜做接地体，虽 然提高接地体寿命l 2 倍，但增加投资成本5 6 倍。原苏联也曾用不锈钢做接地 体，比碳钢成本高3 倍。 3 采用复合材料防腐技术【6 】。即在碳钢的表面复涂层较厚的有色金属，以此 来抗腐蚀。其中最常见的就是已经广泛使用的镀锌技术，但锌在盐碱地很快会被氯 离子腐蚀，有的地区用沥青防腐，但增大了接地体的接地电阻。 4 牺牲阳极阴极保护方法【7 9 1 。牺牲阳极阴极保护法是一种电化学保护的方 法。根据电化学腐蚀的原理，处在电解质溶液中的金属表面，由于宏观和微观的原 因会形成不同的电极电位区，从而构成短路的腐蚀原电池。在电极电位较负的部位 称为腐蚀电池的阳极，在电极电位较正的部位称为腐蚀电油的阴极。在阳极部位金 属的阳离子进入溶液发生氧化反应，金属腐蚀；在阴极部位，由电解质溶液中能够 吸收电子的物质( 通常称为去极化剂) 发生吸收电子的还原反应，将阳极部位传递过 来的电子消耗掉，从而构成了腐蚀原电池的腐蚀电流。因此采用改变腐蚀金属的表 面电极电位而改变金属的腐蚀状况，便金属表面阴极极化，成为电化学电池中电位 均一的阴极，从而防止表面发生腐蚀。该方法需要另外埋设若干个阳极。增加了额 外的投资，相当于又铺设了一个外围的地网，且每隔数年需开挖检查，视阳极的腐 蚀程度进行更换处理。 5 外加电源的防腐技术【l0 1 。在接地装置外加电流进行防腐，系统主要由稳压直 流电源、辅助阳极、参比电极等组成。直流电源的正极与辅助阳极相连，直流电源 的负极与接地装置相连。电路接通后，电流从辅助阳极经土壤介质至接地装置形成 回路，接地装置阴极极化得到保护，该方法可随外界条件的变化自动调节电流，使 被保护部分的电位控制在最佳电位范围；使用寿命长，保护周期长；辅助阳极排流 量大以及作用半径大，但该方法需要外部电源以及有人监视 6 刷导电防腐涂料】。目前部分导电防腐涂料，具有对人无过敏反应，附着 力良好、防腐性能优良、施工简易方便、实用价值高、导电性能好等特点。上述5 种方法都存在投资较大或增大了接地体接触电阻的问题。导电防腐涂料具有价格及 一 兰苎皇垄丕兰三垦堡主堂垒垒壅 其他诸多优势，是我国目前解决接地网腐蚀的首选方法。 对于地网腐蚀方面的研究，内蒙古乌拉山发电厂技术人员根据地网地质条件与 地网状况t 根据开挖与地质资料调查情况，总结了该地区的接地网腐蚀特点，提出 影响接地体金属腐蚀的主要因素，具体分析了土壤的孔隙度、含盐量、土壤电阻率 等因素的影响l l “。东北吉林热电厂在研究中发现地网接地体腐蚀存在不均匀性，通 过研究和测试，找出了可行的实验手段以便更好的监视地网的使用寿命。福建福州 供电公司在地网开挖过程中发现接地网腐蚀情况严重，由于福州地处华南东部濒海 的原因，相关技术人员和土壤研究人员通过对变电站土壤的含水量、土质的疏松度、 透气性( 含氧量) 、土壤的温度测试，发现地网扁铁各部位电极电位值不同，进而 根据自身情况提出了相应的防腐措施。湖北的一些科研机构和技术院校也对接地网 腐蚀和防护措施进行了长时间的研究，并得出了一些可借鉴的经验和建议【n 15 1 。但 总体来讲，经过数据和理论分析得出相应腐蚀规律的研究工作目前还是较少。 由于接地网埋手地下的隐蔽性，工程上对地网接地性能好坏的检测一般通过接 地电阻的大小来间接判断，但无法了解对地网的腐蚀和断点情况。即使地网导体出 现腐蚀和断点，接地电阻仍可能正常。所以工程上一般都是在发现地网接地电阻不 合格或发生地网引起的事故后，通过大面积开挖查找接地网断点和腐蚀段，这种方 法带有盲目性、工作量极大，还影响电力系统的安全运行。 目前的一些新方法包括： 1 低电压大电流法【1 6 1 。该方法通过测量接地体通路和通流能力的方法，可以 不必开挖而检查到按地网的每一个环节，及时发现隐患及时处理，傲到防患于未然。 同时根据测量结果，监视接地网的运行状况，经过数据积累，还可以总结出本地接 地网的腐蚀年限。 2 电阻网络法f 1 引，该方法将接地网看作一个电阻性网络的“黑匣子”，而接 地引线就可以看成它的可及端口，通过铡量地网运行前后可及端口的电压变化值， 应用适当的计算方法，用端口电压的变化值求出各段导体的电阻变化情况，再按一 定的判据判断地网腐蚀及断点( 故障) 情况。 1 3 目前存在的主要问题 1 目前，由于土壤腐蚀性评价目前还没有国家标准，我国一般防腐设计实际 使用中都是参照原石油部、邮电部等行业标准及国外( 主要是德国) 的标准来进行 评价。我们主要根据原石油部五级评价制来分等，即把我国土壤的腐蚀性分成特强 腐蚀、强腐蚀、较强腐蚀、中等腐蚀及弱腐蚀五个等级。但该评价方法涉及的参数 较多，如硫酸根离子含量、总碱度、含气率等。本课题虽然对这些指标都给出了测 定结果，但并没有将其作为主要评价指标。一是指标太多较为繁琐二是结合沧州 4 华北电力大学工程硕士学位论文 地区地网腐蚀的实际情况，根据土壤类型，氯离子含量、盐分含量及电阻率高低等 几个主要指标来划分土壤腐蚀性等级，较易说明问题。而在接地网腐蚀方面的研究 还比较少，处于初始阶段。另外，目前的诊断方法无法实现对所有或大部分腐蚀及 土壤参数信息的分析，仅能从一个方面进行判断，存在局限性，这就要求电力技术 人员应在不断的开挖和测试工作中提高理论基础。以便得到更好鲍实践经验。 2 影响接地网腐蚀的因素有很多，且对地网腐蚀的严重程度都处于一个未知 的状态。所以要真正找出统一的影响因素是不可能的。除此之外，针对不同性质的 土壤，每个土壤参数都有其特殊的数据支持。所以针对某较小的区域进行研究其 可行性就会大大增加。由此可见，地网腐蚀研究技术较为复杂，这需要进行大量的 试验和数据分析。 1 4 本文的主要工作 本文针对沧州供电公司按地网的具体情况，选取2 1 个交电站地网作为研究对 象，进行了土壤的现场和实验室测试工作，对土壤的特性参数进行了分析，对地网 材燃进行了腐蚀速度、孔蚀深度等多项数据的实验室测定。_ 并据此提出了相| 萱的地 网设计、改造及防腐等方面的参考意见，主要包括以下几个方面的内容： 1 对土壤的特性参数进行了测试。确定了土壤的现场测试项目以及实验室测 试项目。现场测定土壤电阻率、电位梯度( 杂散电流) 、氧化还原电位、容重、总 孔隙度、含气率、地网对地电位等项目。实验室测量含水量、p h 、有机质、全氮、 n 0 3 。、c i 。、s 0 4 2 、c 0 3 、h c 0 3 、c 、m 9 2 + 、k + 、n a + 、全盐、电导率、h 2 8 等项 目。 2 对变电站土壤特性参数进行了分析。结合沧州地区地网腐蚀的实际情况， 根据土壤类型，氯离子含量、盐分含量及电阻率离低等几个主要指标来划分土壤腐 蚀性等级，把沧州土壤的腐蚀性分成特强腐蚀、强腐蚀、较强腐蚀、中等腐蚀及弱 腐蚀五个等级。 3 对变电站地网的腐蚀参数进行了测试与分析。确定了变电站土壤的微生物 腐蚀以及杂散电流干扰对地网腐蚀的影响程度，得到不同土壤类型、不同地网材料、 不同埋藏年限，其地网的腐蚀速度等参数。找出最大腐蚀深度与腐蚀速度之间的联 系。 4 ，对沧州地区电力系统接地网进行了使用寿命估计，确定了不同接地材料的 开挖检查年限，进一步提出了腐蚀检测以及防瘸方法 华北电力大学工程硕士学位论文 第二章变电站土壤特性参数测试 近年来，电力系统中因设备接地网遭受腐蚀，导致设备接地不良，引起的电气 设备事故屡见不鲜，造成的损失巨大。沧州所处地区土壤情况比较复杂，沿海部分 地区腐蚀严重。沧州供电公司所属的变电站和线路，分布在沧州地区的各种不同类 型的壤区域。为了有效支持指导电力设备接地系统的设计改造运行维护必须清 楚掌握沧州的土壤分布情况，对有代表性的变电站及部分线路地网所处的土壤进行 采样分析。同时，对普通碳钢、镀锌钢、铜材等金属材料在上述土壤中的腐蚀情况 进行分析研究，以期估计地网运行寿命或进行开挖检查的年限，有针对性地指导接 地网的设计、改造和维护。 2 1 沧州地区土壤概况 沧州地处华北平原东部，东濒渤海。地形平坦，坡降很小。境内河流众多，还 有相当的湖淀洼地。地面主要为第三纪渤海凹陷上沉积的各类河流冲积物所覆盖。 由于本地区的河流数千年来经常改道，因此各类地面沉积物的分布及沉积层次非常 复杂，这对壤的形成及土层中盐分的运行都有着重要的影响。在本地区东部，除 了河流沉积物外，还有浅海沉积物分布，特别是海兴、黄骅县城以东沿海地区，基 本上都是海相沉积物，其沉积母质中盐分含量高，且氯离子占有很大比例。 本地区的气候受东南季风影响。干湿季节明显，同时降水量偏少，蒸发羹很大， 加上沉积物中盐分没有得到充分淋冼，因此相当一部分地区地下水矿化度很高。在 干旱季节高矿化度的地下水随蒸发而向上运动，并在土层中积聚，从而导致土壤盐 化。雨季时盐分虽能向下淋冼，但由于地形平坦，排水不畅，增加了洗盐的困难。 因此这一地区分布有相当面积的盐化土壤。而且由于千湿季节的明显变化，引起土 壤盐分的季节性动态变化，往往春季积盐，夏季脱盐，秋季回升，冬季则较为稳定。 一年之中，积盐时间长达5 - 6 个月，脱盐时间仅为3 个月左右，这对金属地网的腐 蚀有很大的促进作用。 从沧州地区的地形地貌及水文气候条件来看，作为成土母质的各类沉积物在其 土壤形成过程中都程度不同地受到地面水与地下水的影响，因此这一地区发育的土 壤从大的类型上讲都属于潮土。但由于这一地区壤中往往含有一定量的盐分，当 盐分含量超过0 1 时，普通潮土就演化成盐化潮土，在含盐量特别高的沿海地区， 甚至还会出现盐士。 6 一 兰垄皇垄查堂兰墼垦圭兰垒笙塞 2 2 土壤采样 本文所研究的2 1 个地网所处的土壤，主要为潮土与轻重不同的盐化潮土。不 同类型土壤对金属材料腐蚀速度的影响不同，因此不同土壤中地网的使用寿命也不 一样，为此我们选择了2 1 个处于不同土壤环境下的变电站地网进行了有关项目的 研究。 1 采样点的选择 共选取2 1 个变电站地网作为研究对象，依次为1 、港城，2 、中捷化工，3 、 南排河，4 、李刘堡，5 、周青庄，6 、吕桥，7 、海兴，8 、韩村，9 、坑西，1 0 、黄 骅，l l 、于庄，1 2 、桑园，1 3 、章西，1 4 、河阀，1 5 、交河，1 6 、东郊，1 7 、陈屯， 1 8 、季屯，1 9 、赵店，2 0 、景和，2 l 、献县。采样点的分布位置能比较全面地代表 沧州地区的士壤情况。l l o 号点代表了沧州东部及沿海地区，l l 号及1 6 1 8 号点 处于沧州近郊，其余各采样点均分布在沧州的西部及南部。 所选采样点的地网材料大都是镀锌钢，也有铜质材料，还有涂有导电层的钢材， 目前常用的主要地网材料基本上都被包括在内。 2 采样时间的选择 分别在春季和秋季进行了两次采样。春季采样时地网材料采样与土壤采样同步 进行，在每个采样点除采取地网样品外，还同时采集土壤表层3 0 厘米及地网埋深 8 0 厘米处的土样，共采集地网样品2 4 个，土壤样品4 2 个。秋季除采集地网埋深处 壤样品计2 1 个外，还进行土壤性质的现场测定。 2 3 土壤参数测试项目 经多方咨询。在沧州市农业科技研究所和市水利局找到相关的土壤及水文资 料，随即对沧州地区的土壤构成以及水文地质资料进行了调查，对可以进行合作的 科研单位做了考察分析比较。经过研究讨论，确定中国科学院南京土壤研究所作为 土壤参数测试的合作对象。该所作为中科院直属研究单位，代表了国内土壤研究领 域的最高水平，并且，该所曾经在沧州沧西5 0 0 k v 变电站地网设计阶段和我公司进 行过相关的土壤分析研究合作，具有相应的工作经验，能够胜任此项课题中的试验 分析工作。 2 0 0 1 年下半年。在与南京土壤所专业人员进行充分讨论的基础上，制定了详 细的项目实旅方案，进一步踢确了项目的意义和蜀标，确定了瑷目工作中的采样原 则和要求，对项目的整体工作进行了规划和安排，确定了土壤样品的室内测定项目、 现场测定项目、接地网金属样品的分析测定项目及其他项目工作要求 1 样品实验室测定项目 7 些韭皇垄查堂三墼堡主堂堡垒壅 现场采集的样品运回实验室后，土样按标准方法测定以下的规定项目1 2 0 j ：含水 量、p h 、有机质、全氨、n 0 3 。、c i 、s 0 4 斗、c o ，玉、h c 0 3 、c 。2 + 、m 9 2 + 、k + 、n 。+ 、 全盐、电导率、h 2 s 等。 2 接地网金属样品的分析测定项目 金属地网材料按“材料土壤腐蚀试验方法” 2 1 1 的规定进行清洗，并测定腐蚀速 度、最大腐蚀深度等腐蚀指标。其中用以计算腐蚀速度的材料原始重量是根据地网 试件的体积和材料的比重估算出来的，并非实际称得的重量，因此会有一定的误差， 根据有关资料的统计，这种误差一般应该在1 0 以下。 3 土壤的现场测定项目 土壤现场测定如下项目：土壤电阻率、电位梯度( 杂散电流) 、氧化还原电位、 容重、总孔隙度、含气率、地网对地电位等。 2 4 测试结果 1 春季土壤表层及地网埋深处士样分析结果。如表2 - 1 所示 表2 - 1 春季土壤表层及地网埋深处士样分析结果( 总体) 采样地点 水分有机。硫化氢和硫化 p h 计算没i l i 涟电导率范椰电耳率 采样日期 置深度 质 物s 2 4 m k g ( i 25 )奎盐 m s c m i ：5 ) m s c m ( 1 ：0 5 桑圈站3 0 c m2 0 0 1 】2 - 605 2 来检出“ 8 8 30 0 6 4 60 1 4 3 0 - 3 2 6 桑嗣姑8 0 c m 2 0 0 1 1 2 60 。5 3 未检出” 8 8 80 1 2 3 8o 。2 9 30 ，7 5 2 陈屯站3 0 c mm a r - 0 28 2 80 6 i无 8 8 2 0 1 3 9 804 0 40 9 6 5 陈屯站8 0 c mm a r 0 21 1 9 5o ，6 2无 8 7 60 3 1 1 8 08 4 4 2 4 8 季电站3 0 c mm 8 卜0 2】4 1 80 6 2o 59 i50 1 4 8 20 4 2 81 1 5 i 季屯站8 0 c mm r - 0 21 7 3 30 7 20 5 9 150 1 5 6 04 9 3i 3 3 5 于庄姑3 0 c mm a 卜0 21 2 3 6o 5 3o 5 客9 5 0 ，0 5 7 90 。1 2 1 0 。3 7 于庄蛄8 0 c m m a 卜0 21 4 50 7 l无8 7 60 0 6 9 5 0 1 7 30 5 2 8 东郊站3 0 c l e 2 0 0 2 3 61 60 606 4o 5 90 50 0 6 9 lo 1 5 60 4 3 9 东郊站8 0 c m 2 0 0 2 3 61 6 5o 5 7 无 9 1 30 0 6 5 0 1 5 1 0 4 2 3 交河站3 0 c m2 0 0 2 - 3 - 62 0 4 8 i o 59 1 20 0 7 1 7 o 1 7 s0 4 5 交秘站8 0 2 0 0 2 3 62 0 舶0 。8 4 o 5 9 。1 30 。0 7 7 4 o 1 7 8 04 3 7 景河站3 0 c = 2 0 0 2 - 3 71 8 3 10 7 s无 8 80 。0 4 4 6 0 0 8 7 0 ，2 7 6 最河站8 0 c a 2 0 0 2 - 3 71 5 9 61 0 6无 8 7 l0 0 4 5 30 。0 9 90 3 8 8 河问站3 0 c m 2 0 0 2 - 3 - 71 2 8 lo 9 8 0 5 8 9 30 0 6 4 5 01 5 7 0 5 8 兰些皇墼堂三堡塑主兰垒堡奎 表2 - l 春季土壤表层及地网埋深处土样分析结果( 总体) 采样地点 水分有机 硫化氢和硫化 p h计算授出液电导书 花糊电年单 采样日期 及深度 质 抽s 2 m g ，k gt 1 1 2s )奎盐 m s ，c m ( 1 。5 ) m s l c m ( ：o5 1 河同站8 0 c m 2 0 0 2 - 3 7i5 80 5 3 无8 8 800 5 1 5 0 1 2 7 0 4 0 8 赵店站3 0 c m2 2 - 3 7 1 3 2 l0 2 6 无9 2 2 0 ，0 5 9 70 1 j 20 4j 9 赵店站8 0 c =2 0 0 2 - 3 7 j 3 3 9o2 9o5 9 1 30 0 7 8 2 0 、2 0 80 6 2 5 章西站3 0 c m2 0 0 2 3 7 1 1 7 30 5 7o 591 6 0 0 3 400 6 3 0l 明 章西蛄8 0 c m2 0 0 2 3 71 2 9 2 0 3 3 无9 2 80 0 3 7 100 7 5 0 2 3 5 献县站3 0 c =2 0 0 2 3 8 1 8 1 60 3 9 无9 1 60 0 6 0 5 0 、1 5 205 献县站8 0 c m2 0 0 2 3 8 1 6 4 30 6 20 59 2 8 0 0 5 7 l0 1 4 6 0 4 3 坑谣站3 0 c m2 0 0 2 - 3 9 1 5 4 40 4 4 无9 4 50 0 7 50 1 8 8 0 5 坑西站8 0 c m2 0 0 2 3 - 9 1 6 8o 5 2无 9 4 80 0 7 9 40 1 9 8 0 5 9 8 海站3 0 c =2 0 0 2 - 3 91 1 5 70 7 9o5 8 700 6 7 70 1 8 2 0 6 1 6 海* 站8 0 c m2 0 口2 - 3 9l o 3o 6 2 无 86 0 1 3 5 6 0 4 0 71 1 9 5 黄骅站3 0 c =2 0 0 2 3 98 1 40 3 6 无9 0 60 、0 7 9 50 2 0 8 0 5 9 8 黄骅站8 0 c m2 0 0 2 - 3 - 91 2 4 l0 4 7 无 9 1 0 1 0 5 503 1 20 9 1 8 韩村站3 0 c m2 0 0 2 3 - 91 3 ，9 705 5 无 9 5 0 0 6 9 80 1 3 70 3 2 5 韩村站8 0 c m2 0 0 2 - 3 - 91 5 9 80 6 3 无9 6 80 0 8 2 70 1 9 304 4 3 南摊河站3 0 c m2 0 0 2 - 3 - l l1 4 ，2 30 s 5 无9 30 3 0 4 30 6 5 52 南榫河站8 0 c m2 0 0 2 - 3 1l1 5 0 30 4 7 无9 3 70 2 2 8 l0 4 5 8 1 4 6 8 港城站3 0 c m2 0 0 2 - 3 一l l1 9 8 80 8 无9 0 10 3 1 81 1 1 73 5 6 港城站8 0 c m2 0 0 2 3 1 11 7 4 50 7无9 2 20 ，6 3 5 5 2 0 l5 8 5 中捷化- r3 0 c m2 0 0 2 3 - l11 4 8 60 5 30 53 ，80 2 8 6 10 9 7 528 6 中捷化工8 0 c n2 0 0 2 3 1 it s 7 20 3 80 58 、6 1 0 2 4 8 10 8 1 82 3 6 吕桥站3 0 c m2 0 0 2 3 1 2i5 7 6o 6 6无8 7 20 1 8 2 30 5 1 51 5 8 吕桥站8 0 c m2 0 0 2 - 3 1 21 9 1 4o 6 3无8 7 50 2 0 9 20 6 1 32 0 6 周青庄站3 0 c n2 0 0 2 - 3 1 2 1 3 4 60 6 4 无 8 8 80 1 2 4 6o 2 8 t o ，9 1 3 周青庄站8 0 c m2 0 0 2 3 1 2 1 4 ，31 4 3无8 70 15 4 80 4 3 91 3 3 8 李刘照站3 0 c m2 0 0 2 3 1 2 1 2 6 0 6 3无 9 3 l0 0 9 l5o2 1 s 0 5 7 8 举刘堡蛄b o c =2 0 0 2 3 一1 2 1 5 5 t0 6 l 无 9 2 50 1 1 3 80 、2 9 5 0 、8 7 l 9 - 兰旦坠坠垒j 壁三墨堡圭堂焦丝奎 阴 离干 采样地点夏深 n o ， c l s o 2 c o 】2h c o ，。 度 m e l o o g m e l o o g m e ，i o o g m e ，l o o g m e l l 0 0 $ 桑同站3 0 e r a 0 2 5 6 8o 0 l j 90 0 4 0 2 0 0 0 1 40 14 5 60 0 0 7 o003 6 8 9 0 0 2 2 5 桑园站8 0 c mo 6 5 1 9 0 0 4 0 40 2 0 l 0 0 0 7 l0 4 0 0 40 0 1 9 20 0 0 3 6 8 90 0 2 2 5 陈屯站3 ( i c m o 1 1 9 40 ( 3 0 40 6 5 3 400 2 3 2 0 9 2 8 20 0 4 4 6 oo0 3 2 5 5 0 0 1 9 9 陈屯站8 0 c m 1 1 6 2 30 ，0 7 2 li 9 0 9 5 0 0 6 7 81 2 5 5 80 0 6 0 3 0002 1 7 0 0 1 3 2 季啦站3 0 c m0 2 6 9 9 0 0 1 6 70 8 2 4 l0 0 2 9 t0j 2 7 80 0 2 5 3 0 1 3 0 20 0 0 3 90 4 i 2 3 o 0 2 5 2 季屯站b o c mo 9 3 2 4o ，0 1 4 4 0 9 8 4 9o 0 3 5o 5 2 7 8o 0 2 5 3 o 1 3 0 2o i ) 0 3 9 o 4 1 2 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