交流电力工程接地防腐蚀技术规范编制说明

DL/TXXX-201XADDINCNKISM.UserStyle交流电力工程接地防腐蚀技术规范（征求意见稿）编制说明

DL/TXXX-201X本标准是根据国家能源局文件国能科技[2016]238号文《国家能源局关于下达2016年能源领域行业标准制（修）订计划的通知》中关于标准项目的制定任务安排，由国网江西省电力有限公司电力科学研究院、国网陕西省电力公司电力科学研究院等单位编写。为防止因腐蚀造成接地装置失效，确保接地装置在使用年限内的安全及性能，促进接地防腐蚀技术水平的提高，使接地网由故障诊断逐渐向故障预防转变，从根本上预防由于接地网腐蚀引发的各种事故，确保输变电工程接地系统的稳定、经济、可靠运行，本标准对交流电力工程的接地装置防腐蚀技术的范围、术语和定义、设计、施工、验收、运行维护、交直流电流干扰程度评价、腐蚀裕量计算、接地材料土壤腐蚀数据、外加电流阴极保护计算、牺牲阳极阴极保护计算等内容进行了规定。一、编制背景1、接地网埋设于地下，接地网周围的土壤环境是一个复杂的混合体系，会对接地材料产生不同程度的腐蚀。接地网材料的完整性关系到电气设备及人身财产的安全，其重要程度不容忽视。2、编制组在大量收集查阅资料的基础上，针对国内外电气工程接地装置的腐蚀问题进行了广泛调研，认真总结了接地防腐蚀设计、施工、验收和运行维护的现有成果和最新发展，并通过多年来大量细致的接地防腐蚀研究工作积累了丰富的技术成果和经验。3、由国网陕西省电力公司电力科学研究院牵头编写的国网公司企业标准，《交流电力工程接地防腐技术规范》Q/GDW-2013于2013年4月正式实施。经过5年半的实践，取得了良好的经济和社会效益，具备升级为电力行业标准的条件。4、本标准的力图为接地防腐蚀设计、施工、验收到运行维护提供全过程的技术依据，并尽可能体现传统性和创新性的统一，以实现较强的实用性和可操作性，对维护电网安全具有重要意义。二、编制主要原则及思路1、根据国家能源局文件国能科技[2016]238号文《国家能源局关于下达2016年能源领域行业标准制（修）订计划的通知》中关于标准项目的制定任务要求，在制定过程中，编写组调查研究了近年来交流电力工程接地防腐蚀技术的国内外发展状况以及相关科研和工程的实践经验，参考相关技术规范，编制了本标准。2、为保证本标准在电力行业保持领先水平，编写过程中主要参考了国外先进的标准，并符合国家标准GB50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》和GB50169-2016《接地装置施工及验收规范》对接地材料的要求，本标准中的材料及试验方法相关规定符合现行的国家标准、规范。3、“范围”中，对交流电力工程接地防腐蚀技术进行了划分，对本标准适用的接地装置类型进行了原则性规定。4、“设计”中对交流电力工程接地防腐蚀设计的一般要求、选材要求、腐蚀裕量、防腐涂层保护、阴极保护进行了规定。5、“施工”中，对交流电力工程接地防腐蚀施工的一般要求、防腐层施工、阴极保护施工进行了规定。6、“验收”中，对交流电力工程接地防腐蚀验收的流程和要求进行了规定。7、“运行维护”中对交流电力工程接地防腐蚀运行维护的一般要求、常规检查、特殊检查、检查周期、维护步骤、维护档案进行了规定。8、“附录A”中规定了交直流电流干扰程度的测试方法、评价判断指标等内容。9、“附录B”中规定了交流电力工程接地装置腐蚀裕量的计算方法、测试步骤，并举例进行了说明。10、“附录C”中收录了国内外接地材料土壤腐蚀数据，包括碳钢、热镀锌、铜、铜覆钢、不锈钢、不锈钢包钢。11、“附录D”中规定了外加电流阴极保护的阳极接地电阻、阳极寿命、阳极数量、恒电位仪功率的计算方法。12、“附录E”中规定了牺牲阳极阴极保护的保护电流、阳极接地电阻、总发生电流、平均发生电流、阳极寿命、阳极数量的计算方法。三、与其他标准的关系目前我国尚未有专门针对电力工程接地防腐蚀相关的技术规范。现有的标准DL/T621—1997《交流电气装置的接地》、GB50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》和GB50169-2016《接地装置施工及验收规范》等技术标准中，虽然提出了接地防腐蚀技术要求，但相应条文较少，只对接地防腐蚀工作提出了总体的要求未作具体规定；而DL/T5394—2007《电力工程地下金属构筑物防腐技术导则》中，虽然专门设置了电力工程接地网防腐的章节，但从条文看主要适用于发电厂接地网，而且其内容主要是阴极保护这一防腐蚀技术方法，较为局限。本标准的编制完善了电力工程接地技术标准体系，是接地相关技术标准的重要组成部分。与相关的国际标准、国家标准、行业标准衔接密切。适应我国电力工程建设发展的需要，技术先进、经济适用、可操作性强。提升了接地工程防腐蚀的技术水平，对提高接地装置安全运行、延长使用寿命，维护电网安全具有重要意义。四、主要工作过程1、2016年9～10月，构建标准编写组织机构，确立标准编写的总体工作目标，确定参编单位及其人员，开展标准前期研究工作。2、2016年11～12月，编写组通过查阅收集资料并进行针对性的调研，确定标准框架结构和主要章节内容。3、2017年1～10月，开展标准初稿的集中编研，对标准文本的章、节、条、附录等内容进行编写、调整、完善，编制形成了《交流电力工程接地防腐蚀技术规范》初稿。4、2017年11月23日，由中国电力企业联合会标准化管理中心主持，组织系统内专家，在南昌召开标准初稿审定会，完成了对标准文本的集中审查。5、2017年12月至今，根据初稿审定会专家意见，编写组对标准初稿内容进行修订完善，形成《交流电力工程接地防腐蚀技术规范》征求意见稿。五、标准结构和内容本标准参照GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的要求编写。标准的主要结构和内容如下：目次前言标准正文设7章，包括：1范围；2规范性引用文件；3术语和定义；4设计；5施工；6验收；7运行维护。附录设5章，包括：附录A（资料性附录）交直流电流干扰程度评价附录B（规范性附录）腐蚀裕量计算附录C（资料性附录）接地材料土壤腐蚀数据附录D（资料性附录）外加电流阴极保护计算附录E（资料性附录）牺牲阳极阴极保护计算六、条文说明（1）范围本章给出了本标准所涉及的内容领域和适用对象。（2）规范性引用文件本章引出本标准所引用的标准资料。（3）术语和定义本标准中的术语和定义引用了GB50169、GB/T50065、DL/T1554界定属于和定义，为了便于使用，重复列出了某些术语和定义。（4）设计（4.1）一般要求（4.1.1）接地装置防腐蚀设计与工程地址的多年气候气象条件、土壤、地下水等环境条件、结构形式和使用状况有关。选择接地体材料，当缺少资料时，可参考类似工程条件。类似工程条件是指在电压等级、周围环境、地理位置、土壤类型、地下水等方面具有相似性。（4.1.3）在国内外有关的防腐蚀标准中，腐蚀性介质的腐蚀性程度分级不尽相同。DL/T1554《接地网土壤腐蚀性评价导则》内容涵盖了国内外常用的单指标法、多指标法和多因子分析法，能够满足接地网土壤腐蚀性的快速评价、精准评价和区域针对性评价，相较其他标准普适性更强，因此本标准规定土壤腐蚀性评价应按DL/T1554进行。（4.1.4）交直流电流干扰程度对金属的腐蚀不可忽略，直流干扰引起的腐蚀尤为严重。交流电流干扰程度目前研究无统一标准。接地装置与其他埋地金属的显著不同就在于受到泄流的腐蚀作用。设计中应充分考虑泄流引起的腐蚀作用。建议当交直流电流干扰程度为中等和强等级时，应采取有效的排流措施，也可对接地装置腐蚀严重程度分别做升级处理。（4.1.5）国内外接地网防腐蚀措施通常可分为：合理选材、腐蚀裕量、防腐层保护、阴极保护四种方法。其中选择材料在国内外争议较大，有文献称“欧州、德国、俄罗斯等都用钢材接地网，仅美国日本等国使用铜材接地网”。IEEEStd80-2000中，认为铜是常用的接地材料。同时提出铜和铜覆钢材料与土壤中的埋地钢结构、接地装置等形成电偶腐蚀，并加速后者腐蚀。因此，本标准依据国内钢材为接地网最常用材料的现实情况，结合土壤腐蚀性评价结果，规定了钢材、铜材、铜覆钢、不锈钢等材料的选材原则和配套防腐措施。（4.1.6）铜或铜覆钢材焊接时，以及当接地装置有钢材和铜材异种金属连接时，应采用热熔焊技术，可使连接牢靠。异种金属连接电偶腐蚀的影响，导致相对易腐蚀金属腐蚀速率加快。在不小于2m范围内的铜材端涂装防腐涂料，钢材端应加阴极保护可有效防止电偶腐蚀的影响。（4.1.7）独立避雷针由于其作用的特殊性一般不与输变电站接地网相连接，但是其接地装置的防腐蚀非常重要，牺牲阳极阴极保护不需要外加直流电源，方便使用，故采用牺牲阳极阴极保护较为合适；而对于深井接地装置，因外加电流阴极保护保护范围大，因此采用外加电流阴极保护。（4.1.8）降阻剂、离子接地极等常用来降低工频接地电阻。有的通过添加缓蚀剂降低对接地体的腐蚀作用，但是无经验表明，长期运行对接地装置腐蚀降低，应慎重使用。使用时不应对土壤和地下水造成污染，且不应对原接地网造成腐蚀；通常应通过有资质单位鉴定后方可使用。（4.1.9）状态检修是输变电工程检修的发展方向。为了延长开挖周期，将以往的检查模式可逐步向状态检修转变。接地装置开挖工作量大，且不一定具有代表性。设计专门供检测的、有代表性的在线腐蚀速率测试的监测点，减轻了监测工作的劳动强度，且能反映整体变电站的腐蚀状况。新建工程宜在设计阶段设计在线腐蚀监测装置。土壤腐蚀严重或超高压运行变电站应逐步添加该装置。通常可以距离原设计接地网外围0.3~0.8m，设置一圈接地扁钢或绞线作为状态监测接地线。状态监测接地线在四角各设置一个腐蚀速率检测的测试桩，正常运行时，测试用接地体应与接地网相连，测试时可断开。（4.2）选材要求（4.2.1-4.2.7）普通碳素钢、热浸镀锌钢、锌包钢、铜覆钢、铜、不锈钢、降阻材料等接地材料国内已有相应的产品规范，可直接参照执行。（4.2.8）当接地介质环境pH值≤4.5时，铜表面难以形成致密的氧化层，导致腐蚀速率增大，经济型下降，且存在铜离子污染土壤的风险。（4.2.9、4.2.11）当铜与钢材连接时，会造成异种金属电偶腐蚀，降低钢筋的使用寿命，因此当进行腐蚀风险评价，必要时采取降低电位差的措施。（4.2.10）滨海区域、填海区土壤多为盐渍土，土壤腐蚀性强，需进行腐蚀风险评估。（4.3）腐蚀裕量（4.3.1）本条文引用了DL/T621-1997《交流电气装置的接地》对接地导体截面的要求。（4.3.3-4.3.5）由于土壤腐蚀的复杂性，导致不同地区接地装置腐蚀速率差异很大。同时，土壤腐蚀试验一般周期较长，针对每个地区进行腐蚀试验是不现实的，而土壤腐蚀性评价试验较为快捷准确。因此，本标准参考了材料与腐蚀防护领域国内最权威的国家腐蚀平台数据，以土壤腐蚀性评价结果为依据，引用了多种材料的腐蚀速率数据。（4.4）防腐涂层保护（4.4.1-4.4.2）防腐涂料通常分为重防腐涂料和普通防腐涂料。重防腐涂料应用于腐蚀严重的部位，通常由底中面三层涂料体系构成，耐久性良好，但存在施工条件要求高、施工工序较多、现场不易控制等缺点；普通涂料通常选用环氧煤沥青等；导电防腐涂料最早在淮北供电局使用，有约13年以上的应用经验，是一种有效的防腐蚀手段，目前尚无与阴极保护相比较的案例。原宁夏电力工业局处室文件宁电生便字（98011）肯定了该涂料的短期应用效果。近年来，青海送变电公司、山东送变电公司、江苏送变电公司等单位采购该涂料。但是已调研的电科院对此不置可否，为了安全起见，应进行小型试验，并与阴极保护联用，保证防腐蚀效果。（4.4.3）涂层防腐蚀效果的好坏与基材表面处理有很大的关系，经验表明，约50%的涂层防腐蚀失效事故与基材表面处理有关。因此，要严把基材处理的关键环节。（4.4.4）阴极保护在过保护时，可能会造成材料表面发生析氢反应，产生的氢气会破坏涂层与材料的结合，导致涂层损伤。（4.4.5）防腐层保护在接地装置防腐蚀工程中有重要的作用。裸露的接地装置、接地引下线以及接地搭接焊接部位，以及在潮湿的地沟、或干湿交替的土壤空气交界面处的接地材料，会产生氧浓差腐蚀或电偶腐蚀，腐蚀风险很高。陕南某地区运行约20年变电站的地沟中扁钢薄如刀片，多处腐蚀殆尽。（4.5）阴极保护（4.5.1）接地装置的保护电位范围在-0.85到-1.25V之间（相对于铜/硫酸铜参比电极）时，通常保护效果良好，电位更负时，有可能在接地装置表面形成析氢，使得有机涂层剥落，并且造成不必要的电耗。通过调研发现接地装置阴极保护时，保护度通常在81.2%到93.4%之间，个别情况下只有60%左右。本规范提出保护度一年不应低于85%，使用年限内不应低于80%。一方面，意味着接地装置的使用寿命提高了5倍以上；另一方面，考虑了随着阴极保护技术的不断进步，长期达到80%的保护度技术上也是可行的。随着智能电网的快速发展，很多变电站已经实现无人值守，有必要将阴极保护的重要参数保护电位进行在线监测。（4.5.2）参照相关标准提出了对直流电源的基本要求。为了适应智能电网的发展要求，推荐选用有入网许可证产品，并选取采用可编程控制器实现智能控制、整流单元设置备用、故障情况下自动切换的设备，要求对变电站其他设备无不良影响、与变电站主控系统方便通讯对接、具有监测、自动调整、报警等功能。电力系统接地装置的外加电流阴极保护与石油天然气行业有较大的差别：一是石油天然气行业中，输油输气管线外部有良好的防腐层，而接地装置均为裸露；二是，随着自动化程度的不断提高，无人职守变电站越来越多，要求其监控水平能满足无人职守的要求。借鉴电力系统以往的经验，建议电力系统接地装置的阴极保护建立入网准入制度，以此提高设备的性能，保证接地装置防腐蚀的有效性和长期性。为了满足无人值守和数据采集的需要，统一数据传输协议，要求接地装置的外加电流阴极保护系统采用可编程控制器实现智能控制，并且整流单元应设置备用，并在故障情况下自动切换。（4.5.3）牺牲阳极阴极保护系统的优点是一次投资费用偏低，且在运行过程中基本上不需要支付维护费用；保护电流的利用率较高，不会产生过保护；对邻近的地下金属设施无干扰影响，适用于厂区和无电源的长输接地装置，以及小规模的分散接地装置保护；具有接地和保护兼顾的作用；施工技术简单，平时不需要特殊专业维护管理。因此需要足够低的负电位。缺点是驱动电位低，保护电流调节范围窄，保护范围小；使用范围受土壤电阻率的限制，即土壤电阻率大于50Ω·m时，一般不宜选用；在存在强烈杂散电流干扰区，尤其受交流干扰时，阳极性能有可能发生逆转；有效阴极保护年限受牺牲阳极寿命的限制，需要定期更换。（5）施工（5.1）一般要求（5.1.1）在焊接接头和焊痕外应进行防腐处理，避免产生局部电位差。（5.1.2）接地网材料折弯弯曲半径过小时造成热浸镀锌层的剥落或起皮，应予以防止。通过实验室试验，60mm×8mm热浸镀锌扁钢的折弯半径大于50mm时，未发现异常。实际应用时应进行现场试验确定折弯半径。（5.1.3）铜覆钢在运输及施工过程中，应避免表面产生划痕，避免材料发生碰撞和弯曲，防止表面铜层出现裂纹、裂缝、凹处、和其他缺陷，这种缺陷在土壤的腐蚀作用下，形成小阳极大阴极型电偶腐蚀，造成钢基体的迅速腐蚀。应特别注意。（5.2）防腐层施工本条文引用了HG/T4077的防腐层涂装方法，并强调了涂层各层之间的涂覆间隔时间和涂装后固化环境的要求。此外针对接地引下线的氧浓差电池腐蚀风险，特别规定了接地引下线应从地下与水平接地体