第二节 电力电缆的防腐
塑料绝缘电力电缆，在中低压系统，甚至在高压电缆系统中，已逐步取代油浸纸绝缘电力电缆，但是目前电力系统中仍有油浸纸绝缘电力电缆在运行。高压单芯塑料绝缘电力电缆也有采用铅护套、铝护套或皱纹铝护套。因此，在这里有必要介绍一下电力电缆的防腐蚀技术。
一般地，直埋电力电缆的运行寿命为30～50年，由于其周围环境的恶化，造成电力电缆的金属铠装或金属护套腐蚀，导致电缆的故障频发和寿命缩短。电缆的腐蚀可分为电化学腐蚀和化学腐蚀两大类。化学腐蚀是金属和周围介质发生氧化作用引起的腐蚀。电化学腐蚀是金属和周围介质形成原电池作用而引起的腐蚀。这种腐蚀在直流变电所或电气机车轨道附近的直流泄露区尤为严重，当土壤中含有硝酸盐、钠盐、钙盐或氢化物时腐蚀更加严重。
电力电缆的腐蚀情况比较复杂，它与周围介质的情况（温度、湿度、酸、碱性等）密切相关。众所周知，湿度越大腐蚀越容易发生；温度升高时，由于提高了离子的扩散速度，而加速了腐蚀；介质的酸、碱性（即pH值），也对金属的腐蚀起着重大作用，实际测试与分析的结果表明：一般氢离子浓度pH值等于6.8～7.2时不腐蚀，pH值等于6～6.8时和pH值等于7.2～8时腐蚀程度轻微，pH值小于6或pH值大于8时腐蚀程度严重。
从电化学的角度来分析，金属腐蚀的本质是具有较低电位的部分金属起阳极作用，具有较高电位的部分金属起阴极作用，而周围的土壤和水起完成电化学反应的电解作用，即形成了原电池。在这样的电池中，电流从阴极或具有较高电位的区域流出，经构筑物或金属流向阳极或电位较低的区域。电流到达阳极后，再由金属表面流出进入土壤或水，这时，金属离子进入周围的电解液中，因而造成腐蚀。从电缆铅皮流出的电流密度及电缆铅皮自然电位的试验可知：一昼夜平均从电缆铅皮流出的电流密度大于1.5μA/cm2时，电缆就受腐蚀；当电缆的自然电位高于-0.55V（CuSO4饱和溶液电极测试）时，电缆就腐蚀。
当腐蚀物为呈褐色的过氧化铅时，可判定为阳极区的杂散电流腐蚀。当腐蚀物为呈鲜红色或绿色、黄色时，可判定为阴极区的杂散电流腐蚀。当电缆铅包腐蚀生成带淡黄或淡粉红色的白色痘状物时，可判定为化学腐蚀。
电力电缆的防腐措施有很多，目前应用最多的是防腐层法。这种方法虽然对明敷设电缆（包括金属构架）比较适用，但防腐涂料的涂刷工程与费用较大。对于直埋电缆，可以增大电缆与电气铁轨间的距离、增大铁轨与大地间的接触电阻和根除土壤中的酸碱物等方法。但上述方法在工厂密集区是难以实现的。随着电化学保护法的发展，使阴极保护法在直埋电缆防腐技术上的应用，取得了可喜的成果。
一、阴极保护法的理论基础
所谓阴极保护法是在被保护的金属（电缆金属铠装或外护套）处在阴极极化时实现的。阴极保护时，被保护金属的固定电位值向它的标准电位的负向移动，直至达到金属无化学反应活性或处于热力学稳定状态。
为了使电缆的金属铠装与护套，在电化学腐蚀过程中，整个周围介质（土壤和水等）成为阴极，必须借助于外部直流电源———自动恒电位仪（又称防腐仪）。把直流电源的正极接于辅助阳极上，把负极接于电缆的金属铠装与护套上，阳极电流会促进腐蚀，而阴极电流则能抑制腐蚀。电化学理论表明：如果电缆铠装与护套上的金属亚铁离子Fe++和铅离子Pb++达到一定浓度，而且使其电位降低到-0.44V（氢标）和-0.13V（氢标）时，铁和铅就不在进入溶液（土壤或水等），即不被腐蚀。如果使电位移到更负的数值，则溶液中的部分铁和铅离子以金属形式重新沉积出来。
实际上，当电缆金属铠装与护套接通外部直流电源（自动恒电位仪）时，电源便施给电缆金属铠装与护套以阴极电流，金属铠装与护套的电位就向负的方向移动，当电位降至腐蚀电池的阳极起始电位时，电缆的金属铠装与护套就不在腐蚀。
二、阴极保护法的应用
1.恒电位仪的容量设计
当决定采用恒电位仪进行阴极保护后，遇到的首要问题就是阴极保护所需电流和电压的设计。其计算公式如下
I=KI0S总U=IR总
式中 I———保护电流；
U———保护电压；
K———遮蔽系数，取决于阳极分布和被保护体结构；
I0———最小保护电流密度（查表可得），A/m2；
S总———被保护体表面的总面积，m2；
R总———阴极保护系统的总电阻（主要指阳极———介质———阴极之间的电阻），Ω。2.恒电位仪安装位置的确定
在恒电位仪安装之前，要对直埋电缆线路进行自然电位的调查测试，最好测出电缆线
路各点电位长时间变化的规律，并绘出电缆线路的电压分布曲线。如果该曲线各点电位高
于-0.55V时，则说明该电缆线路需要防腐保护，并且应将阴极点与阳极装设在电缆线路自然电位的最高点及其附近，电缆线路过长时，可增设阳极点。
3.恒电位仪的安装
恒电位保护仪是按图221进行接线的。（1）参比电极。其介质是用饱和CuSO4水溶
液，埋在靠近阴极的冻土层以下，要求湿润并与土壤保持毛细现象，且不得渗透太快。
图221 恒电位仪接线图
（2）阴极。阴极是连接被保护的电缆或金属。在电缆金属铠装或护套上焊接阴极连接线时，焊接面应能满足恒电位仪输出的额定电流需要，焊接后
焊点应绝缘密封。
（3）阳极。阳极的情况比较复杂，辅助阳极的材料要求既导电又耐腐，一般采用石墨电极。阳极的接地电阻应不大于2Ω。根据电缆线路电位曲线和阳极接地电阻的大小来确定阳极组数及每组的接地体个数，对于多个接地体的阳极排列可分为“一”字形、三角形和方块形等几种形式，其中“一”字形排列效果最佳。
阳极引出线与阳极头部的连接部位要求绝缘密封，而且不允许与土壤接触，以免受腐并要采取特殊措施来防止外伤损坏。
（4）连接线。该保护系统所有的阴极线、测试点引线及阳极各接地体间的连接线，均应采用绝缘多股线并套上保护管，否则一旦伤破绝缘，几日内即可腐蚀断。
（5）测试点。测试点的间距应视电缆线路的长短而定，一般认为每100m设一测试点为宜，如遇特殊情况，可以多设或少设测试点。
阴极保护法应用于电力电缆的防腐保护效果十分显著。下面将给出AG公司具有代表性的电缆线路，采用阴极保护前、后腐蚀故障次数对比曲线，如图222所示。并绘制出1976年至1993年AG公司电力电缆腐蚀故障率曲线，如图223所示。
图222 阴极保护前后年腐蚀故障次数对比图
①—电缆1965年敷设，1973年报废；②—电缆1973年更新，至1993年无腐蚀故障
图223 1976～1993年腐蚀故障率