大型电网设施腐蚀源污秽图信息管理系统研究与开发

时间：2024-07-28

郭军科于金山卢立秋苏展

（天津市电力公司电力科学研究院天津 300384）

电网容量和电压等级随着国民经济的快速发展而日益扩展，电力常用金属材料如铜、铁、铝、锌等，以及电力常见非金属材料如地埋电缆、高分子聚合物、瓷材、混凝土基础等，做为电力电源的主要输变电设施组成部分在城市区域内被广泛使用。然而在社会经济和电力事业不断发展的同时，严格的环保制度和排放要求并未能完全阻止社会对资源与能源的过渡利用开发，大量废水、废渣、废气仍然被排放到水体、地下和空气等自然环境中去，在给人们健康和生活带来不便的同时，也对电力设施造成较大的腐蚀危害[1]。因为设备腐蚀所造成的电力安全隐患时刻威胁着电网的安全稳定运行，有数起这样由于环境因素造成输变电设施严重腐蚀的事例[2]。为了使电力设备安全、经济、持续发展，必须监测和控制电网主要设备周边自然环境因素的污染，并通过合理设计、改造或防腐手段来加强电力设施的防腐蚀能力。

1 环境腐蚀影响点分类及汇总

为了建立城区内对主要电力设施产生影响的腐蚀源信息库，确定环境腐蚀影响点并进行汇总分析，第一步需要通过多种渠道和方式收集大型城区的污染源，全面掌握各类环境重要污染源的数量、行业和地区分布，主要污染物及其排放量、污染源周边环境情况、污染治理设施运行状况、污染治理水平等情况；然后从电网输变电设备地理信息系统中，选择需要加以重点关注的变电站、地埋地理电缆和输电线路，按照重要电网设施500m圆径范围，利用GPS定位坐标技术，从第一步收集的环境污染源中寻找出对应的腐蚀影响点。

由于电力金属设备和材料有的裸露于大气中，有的与土壤或水体直接接触，它们被腐蚀的原因和机理也不尽相同。经验表明[3]，铜、铁、铝、锌、锡、铅等各种金属部件，与潮湿大气中的硫化氢、二氧化硫、氨、氮氧化物和粉尘、NaCl海盐粒子、酸性氯离子等物质中的一部分会发生表面薄层电解液下的化学-电化学腐蚀过程；而埋于地下的钢筋混凝土、接地引下线、接地主网、电力电缆等则可能受到土壤和水质中的酸碱溶液、硫酸根离子、氯离子、有机溶剂、重金属、微生物等条件中一种或几种因素的腐蚀影响[4]，造成材料的损坏和设备的停运，降低供电可靠性。因此根据调查汇总结果，把电网设备环境腐蚀影响点分为电镀及金属加工类、油品加工类、污水处理类、染料加工类、化学工业品制造类、造纸印刷类、涂料类、粉尘类、废弃物和垃圾存放地九种类别，表格模型见表1。

表1 电网设备环境腐蚀影响点汇总表（模型）

2 建立城区腐蚀源污秽图信息管理系统

大型城区各类重点污染源档案和各级污染源信息数据库，主要达到以下目标要求：提供地区的地理背景图，提供35kV及以上电压等级的变电站、5kV及以上不同电压等级的电力电缆、主要输电线路、杆塔和重要的环境污染源的显示；能够提供这些重要污染源不同范围内土壤、大气、水质等情况的查询，查询污染源点500m范围内所包含的变电站和其他主要输变电设施数量；对环境腐蚀影响点进行不同污染类型的污染等级分类；能根据不同的污染源和不同的电力设备制定不同的腐蚀与防护处理措施并给出相关的建议，建立专家诊断分析系统；能根据污源点实际情况（大气、土壤、水质等情况），合理的选择相应设计和基础建设需求并给出相关的建议；能够根据建站地址统计该建站地址500m范围内不同污染类型、不同污染等级的污染源数量；能够根据用户的需求自定义大气、土壤、水质的测试项目；能够根据用户的需求自定义重要电网设施；能够提供专业统计报表等。

系统基于GIS技术完成，根据软件使用者对不同功能的需求，该系统的软件体系架构采用C/S两层结构和B/S三层结构相结合的方案。C/S结构实现污源点的编辑和污源点基本信息的维护，供专业人员维护污源点的数据；B/S结构实现电缆腐蚀源污秽图的管理，用户是所有拥有相应权限的人员，为数众多，是系统使用人员的主体。

腐蚀源污秽图信息管理系统整个系统的框架包含两部分：污染源维护子系统和web管理子系统，见图1。

2.1 污染源维护子系统

污染源维护子系统实现污染源和污染源信息的维护工作，主要功能有：（1）地图功能，如显示地理背景，包括污染源、电缆、变电站、线路等位置，具有缩放、前后进、漫游等一些常用的图形操作功能。（2）污染源和污染源土壤、水质、大气信息的维护和调整。（3）系统维护，包括测试项目增减、项目名称实验方法、依据标准和增加、删除等。

2.2 Web 管理子系统

web管理子系统实现污染源信息的发布、信息统计、污染源信息的高级查询、分析功能，初始页面见图2。主要内容有：（1）污染源信息属性查询显示，有图形上拉框选中查询和树形列表列出两种方式。（2）污染源信息高级查询：查询污染源某个指定范围内的变电站；查询变电站某个指定范围内的污染源。（3）污染源属性统计：污染源基本情况统计。（4）分析功能：对不同的污染类型、不同的污染等级、不同的电网设施给出防腐处理方案的提示和相关建议。（5对拟建或新建变电站提供技术支持：根据变电站建站地址某个范围内不同污染等级污染源的数量，提示建站需要进一步采用的试验方法和其它建议。（6）系统维护和权限管理。

图1 腐蚀源污秽图信息管理系统框架图

图2 信息管理系统Web管理子系统

3 城区腐蚀源污秽图信息管理系统的作用

腐蚀源污秽图信息管理系统通过对大型城市城区进行有效污染点区域情况分析，对电力设施周围环境因素的检测分析功能，依据腐蚀源对不同电网材料的腐蚀影响，提出对策措施制定出合理方案，其最重要的作用体现在基建工程方面。在相关的行业标准中，也明确对变电站选址腐蚀源问题提出要求。如DL5056《变电站总布置设计技术规程》指出[5]：“针对所址附近有污染源的变电所进行总体规划应遵循的原则：对于不同性质的污染源对变电所的影响程度和应保持的距离要求，在选择所址时应予考虑与确定，在进行总体规划时，只能根据污染源性质和风向，尽量避开其不利影响，减轻对所区环境的污染。”在DL5170《变电所岩土工程勘测技术规程》中提到[6]：“所址不宜设在大气严重污秽地区和严重盐雾地区，必要时，应采取防污染措施。对所址土壤及地下水的腐蚀检测。”

腐蚀源污秽图信息管理系统能够根据拟建站的地址查询分析待建站地址范围内不同污染类型、不同污染等级的污染源信息，防止新建变电站的误选址，为拟建变电站和线路走向提供翔实数据，为设备材料选型和系统设计提供参考，在电力设施基建工作开展前做出对策方案，可以防止投运后贵重设备因腐蚀问题、防腐措施不当造成非计划停运和经济损失。