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。

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。

电力工业是国民经济和社会发展的重要基础产业，是现代工业、现代生活的基础，是表征一个国家工业化、现代化的标志。截至2022年底，全国发电总装机容量25.6亿千瓦、全国总发电量8.39万亿千瓦·时。
电网是电力系统中联系发电和用电的设施和设备的统称，属于输送和分配电能的中间环节，它主要由连接成网的送电线路、变电站、配电站和配电线路组成；通常把由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称为电网。截至2022年底，全国220kV及以上变电设备容量为477144万千伏·安，220kV及以上输电线路回路长度为82.63万千米；全国跨区、跨省送电量分别达到6876亿千瓦·时和1.60亿千瓦·时；尤其是特高压线路建设取得了重要进展，至2020年底，我国已建成“14交16直”、在建“2交3直”共35个特高压工程，在运在建特高压线路总长度4.8万千米。2019年9月，全长3324km、输送容量1200万千瓦的准东-皖南±1100kV高压直流输电工程正式投入运行，是国际高压输电领域的重大技术跨越和重要里程碑。
构成电网的导线、塔架、设备等都是由金属材料组成的，金属腐蚀是一个自发的、不可逆的过程，因此电网材料面临着大气腐蚀、土壤腐蚀、杂散电流腐蚀等各种类型的腐蚀，腐蚀范围涵盖了主变压器、隔离开关、电流互感器、紧固件、电力金具、输电线路导线、户外端子箱、线路杆塔等所有设施，材质涉及钢、铝、铜、锌及其合金等。因此，对电网材料腐蚀与防护的研究意义重大。
长沙理工大学电网腐蚀与防护技术课题组从20世纪90年代开始涉足变电站接地网方面的腐蚀与防护技术研究工作，主持完成了湖南省自然科学基金“电力接地网腐蚀机理研究（05JJ30198）”、湖南省科技攻关项目“接地网阴极保护-导电涂料联合保护（04GK3028）”、湖南省科技计划重点项目“TiO2/CNTs-FEVE氟碳防污闪杂化涂层材料研究（2013GK2006）”；作为项目主要参与单位，完成国家电网公司重大研究项目“重工业污染区输电线路杆塔和接地网腐蚀防治技术研究与示范（2012—2014）”、湖南省重大科技专项“电网智能化监控关键技术研究及应用（2012—2015）”中“接地网金属材料电化学参数实时监控与专家系统”等项目研究。同时，课题组得到省级电力、电网公司及其他单位的大力协作与支持，完成了宁夏电力公司“变电站土壤腐蚀性评价及地网金属腐蚀与防护研究”“宁夏电网变电站主接地网状态评估及治理研究”，江西电力公司“接地网腐蚀状态的电化学方法诊断”“土壤试验盒及加速腐蚀实验台试制”，河北电力公司“大气环境中输变电设施腐蚀评价与诊断研究”“大气腐蚀模拟试验装置开发”，浙江电力公司“阀冷系统腐蚀机理研究及防腐技术开发”，湖南电力公司“新型长效氟碳防腐涂层研究”，内蒙古电力公司“变压器油复合抗氧化剂的筛选及其电化学检测方法研究”“变压器油质检验、在线监测关键技术研究”，广东电网公司“改性氟碳涂料在高压绝缘子防污闪中应用研究”“防污闪氟碳涂料的理化电气试验与施工工艺研究”，广西电网公司“快速测定变压器油中抗氧化剂含量的电化学研究”，以及广州市技术监督局“石墨烯改性导电涂料的研制及其应用研究”等项目研究工作。课题组培养电网化学方面的研究生40余名、获得国家授权发明专利18项；同时，课题组成员参与制定了《接地网腐蚀诊断技术导则》（DL/T 1532—2016）、《接地网土壤腐蚀性评价导则》（DL/T 1554—2016）等电力行业标准。
本书主要内容包括：电网基本组成与电网常用金属材料、接地网材料的腐蚀与防护、变电站接地网三维拓扑结构检测与腐蚀成像诊断装置研发、变电站与输配电杆塔的大气腐蚀机理与防护方法、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。
本书得到长沙理工大学“十三五”校级专业综合改革项目（应用化学），及长沙理工大学“应用化学”国家一流专业建设项目的资助，在此表示衷心感谢！
本书适合电网的运行、研究及管理人员参阅，也可供高等院校相关专业师生参阅。
因水平有限，书中难免存在不足之处，恳请读者批评指正。

编著者　　

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
7.3　RTV防污闪涂料 283
7.3.1　概述 283
7.3.2　RTV涂料组成及其性能要求 284
7.3.3　RTV涂料的优点与缺陷 286
7.3.4　RTV绝缘子老化特征与评估方法 287
7.3.5　RTV涂料改性研究 291
7.4　氟碳防污闪涂料 293
7.4.1　概述 293
7.4.2　FEVE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