电网金属材料的腐蚀与防护

电网是电力系统中联系发电和用电的设施和设备的统称。由于电网暴露在户外等各种恶劣环境中，因而，电网材料面临着大气腐蚀、土壤腐蚀等各种腐蚀失效与破坏。构成电网的导线、塔架、设备等多为金属材料，金属材料的腐蚀是一个自发的、不可逆的过程，因此，适时监测电网材料的腐蚀速率并进行有效防护对于确保电网安全稳定运行意义重大。 本书针对电网各环节中金属材料的腐蚀问题，详细分析了电网不同系统中金属材料腐蚀的类型与特性，阐明了各种腐蚀问题相对应的腐蚀评估与在线监测方法，同时提出了有效的防护方法。可以为当前新基建以及电力行业的高质量发展、确保电网安全稳定运行提供科学的腐蚀失效数据支撑与有效的防护技术。

本书概述了电网基本组成与电网常用金属材料，从土壤腐蚀特性、土壤腐蚀评价方法、杂散电流腐蚀等方面阐述了接地网材料的腐蚀与防护问题；从变电站接地网三维拓扑结构检测及重构、接地网腐蚀成像诊断装置研发与现场应用等方面给出了接地网实际腐蚀程度诊断方法与成果，从大气腐蚀影响因素出发，描述了变电站、输电杆塔的大气腐蚀机理与防护方法；同时，叙述了超高压直流输电系统的腐蚀过程与防护对策，以及输配电系统绝缘子的污闪原理与防治方法等。本书适合电网的运行、研究及管理人员，以及高等院校相关专业师生参阅。

朱志平，长沙理工大学，教授。1985年开始在我国电厂化学专家王杏卿教授指导下从事热力设备腐蚀与防护的研究，主要研究凝汽器铜管的局部腐蚀与阴极保护技术在凝汽器防腐上应用问题；获硕士学位后，在电力部热工研究院参加工作，主要从事热力设备的腐蚀与防护、锅炉水处理技术、水化学工况的研究与技术开发工作，主持1项电力部重点科研项目（灰水闭路循环系统采用活性晶种与惰性晶种混合防垢法的试验研究，1991-1994，经费24万），参与多项电力部研究课题，获3项电力部热工研究院科技进步奖。1996年调入长沙理工大学，2003评聘教授。2005.08至2006.08在日本北海道大学作访问教授工作一年。 主持完成电力部、湖南省科技攻关、电力集团公司科研项目60多项，主持的研究项目获湖南省科技进步奖2项、中国电力科学技术奖1项。在Chemistry Letters、Corrosion、Anti-Corrosion Methods and Materials、《中国电机工程学报》《热能动力工程》《无机材料学报》《Advanced Science Letters》《Trans. Nonferrous Metals Soc. China》《腐蚀科学与防护技术》《中国电力》《中国给水排水》《热力发电》《材料保护》《水处理技术》《腐蚀与防护》《工业水处理》等期刊及国际会议发表论文80多篇，有多篇论文获奖，近30篇论文被SCI、EI收录。 出版专著6部，授权专利9项，获国家计算机软件著作权1项。

第1章电网及常用金属材料概述001
1.1电网基本组成001
1.1.1送电线路002
1.1.2变电站010
1.1.3配电站013
1.1.4配电线路015
1.2配电系统概述017
1.2.1配电系统的组成018
1.2.2配电回路021
1.2.3智慧电网024
1.2.4直流/交流输配电026
1.3电网常用金属材料033
1.3.1输电杆塔034
1.3.2配电网的线材035
1.3.3电缆036
1.3.4铜/铝过渡线夹037
1.3.5接地材料037
参考文献038
第2章变电站金属材料的腐蚀与防护039
2.1土壤腐蚀特性039
2.1.1土壤腐蚀概述039
2.1.2土壤腐蚀分类040
2.1.3土壤腐蚀特征044
2.2土壤腐蚀性评价方法045
2.2.1现场实测技术046
2.2.2土壤理化性能评价法046
2.2.3电化学方法059
2.3接地网金属材料的腐蚀与防护059
2.3.1接地网材料概述059
2.3.2接地网腐蚀特性061
2.3.3接地网金属腐蚀的评估方法064
2.3.4接地网腐蚀在线监测技术065
2.3.5接地网的防护方法067
2.4杂散电流的腐蚀与防护073
2.4.1杂散电流腐蚀概述073
2.4.2杂散电流的危害078
2.4.3直流杂散电流腐蚀的防护方法078
2.5变电站金属材料的大气腐蚀与防护080
2.5.1大气腐蚀与腐蚀程度分级080
2.5.2工业大气中变电站的腐蚀机理085
2.5.3工业大气中变电站的防护方法092
2.5.4滨海大气中变电站的腐蚀与防护093
参考文献101
第3章大型接地网三围拓扑结构检测及重构105
3.1接地导体位置磁场法检测原理105
3.1.1磁场法简介105
3.1.2微分法导体拓扑定位原理106
3.1.3微分法导体埋深检测原理110
3.1.4接地网拓扑快速重构技术原理111
3.1.5磁场法验证实验118
3.2高抗干扰测试部件设计122
3.2.1磁场测量传感器的抗干扰设计122
3.2.2磁场测量线圈传感器设计124
3.2.3磁场测量传感器性能测试127
3.3拓扑检测装置整体设计与实现131
3.3.1系统装置整体设计思路131
3.3.2交流激励电流源设计133
3.3.3磁场信号采集及处理电路设计135
3.3.4系统整体装置的组装实现138
3.3.5数据传输软件开发139
3.4装置的功能以及性能测试143
3.4.1激励源功能以及性能测试143
3.4.2单支路测试144
3.4.3田字形模拟接地网测试148
3.4.4接地网拓扑测试现场应用150
参考文献158
第4章大型接地网腐蚀成像诊断及装置研发160
4.1接地网图纸自动识别建模技术160
4.1.1图像预处理160
4.1.2图纸向量化162
4.1.3后处理生成接地网拓扑结构162
4.2接地网成像检测技术研究164
4.2.1接地网腐蚀状态诊断算法研究164
4.2.2接地网EIT成像诊断算法研究166
4.3接地网腐蚀诊断装置开发177
4.3.1系统整体结构177
4.3.2数据采集模块177
4.3.3数据通信装置179
4.3.4数据循环测量179
4.3.5装置外观180
4.4接地网诊断软件及数据管理系统开发180
4.4.1接地网诊断软件算法研究180
4.4.2接地网诊断软件开发184
4.4.3接地网数字化档案管理技术研究188
4.5接地网诊断技术及其装置的应用实践193
4.5.1现场真型模拟实验193
4.5.2现场应用实践196
参考文献204
第5章输电杆塔的腐蚀与防护205
5.1输电杆塔腐蚀概述205
5.1.1概述205
5.1.2南方冰雪灾害导致输电杆塔破坏情况206
5.2输电杆塔腐蚀分类207
5.2.1按腐蚀部位分类207
5.2.2按腐蚀介质分类208
5.3输电杆塔腐蚀机理与影响因素209
5.3.1杆塔腐蚀影响因素209
5.3.2杆塔腐蚀机理211
5.3.3杆塔防腐的相关标准212
5.4工业大气中杆塔的腐蚀与防护212
5.4.1输电杆塔大气腐蚀概述212
5.4.2工业大气中杆塔腐蚀机理213
5.4.3工业大气中杆塔防护方法214
5.5滨海大气中杆塔的腐蚀与防护218
5.5.1滨海大气中杆塔腐蚀概述218
5.5.2滨海大气杆塔腐蚀机理218
5.5.3滨海大气杆塔腐蚀防护方法220
5.6冷涂锌技术222
5.6.1冷涂锌概述222
5.6.2冷涂锌特点224
5.6.3冷涂锌的涂装应用225
5.7氟碳防腐涂料及其应用229
5.7.1氟碳防腐涂料概述229
5.7.2氟碳涂料在防腐蚀行业的研究现状230
参考文献243
第6章超高压直流输电系统的腐蚀与防护244
6.1超高压直流输电概述244
6.1.1直流输电244
6.1.2我国特高压直流输电发展概况245
6.2直流接地极与接地极电流引发的腐蚀与防护问题246
6.2.1概述246
6.2.2直流输电接地极材料的耐蚀与应用247
6.2.3特高压直流接地极电流对管道腐蚀的影响249
6.2.4接地极电流下金属管道的防护措施252
6.3阀冷系统的腐蚀与防护254
6.3.1换流站阀冷系统概述254
6.3.2换流站均压电极结垢问题257
参考文献264
第7章绝缘子污闪与防护266
7.1绝缘子污闪问题266
7.1.1概述266
7.1.2绝缘子污闪过程267
7.1.3绝缘子污闪的原因270
7.1.4绝缘子直流污闪特性研究270
7.1.5绝缘子污闪模型273
7.2绝缘子防污闪措施277
7.2.1概述277
7.2.2绝缘子污闪预防措施277
7.2.3绝缘子在线检测方法280
7.3RTV防污闪涂料283
7.3.1概述283
7.3.2RTV涂料组成及其性能要求284
7.3.3RTV涂料的优点与缺陷286
7.3.4RTV绝缘子老化特征与评估方法287
7.3.5RTV涂料改性研究291
7.4氟碳防污闪涂料293
7.4.1概述293
7.4.2FEVE氟碳树脂294
7.4.3防污闪氟碳涂料配方研究与优化295
7.5复合绝缘子的老化、裂纹与修复298
7.5.1概述298
7.5.2复合绝缘子老化机理300
7.5.3复合绝缘子老化评估方法301
参考文献305