接地网土壤腐蚀性评价方法综述

张 锋 马思想 房海峰 孙作峰 李红萌 孙 旺 常 顺 李 岩 林 斌

（1. 中广核射阳风力发电有限公司，江苏 盐城 224300；2. 深圳国能宸泰科技 有限公司，广东 深圳 518124）

0 引言

接地网是与土壤相接触的或者和地有电连接的金属导体，当雷击杆塔时，雷电流经过杆塔再经过接地网才能流入大地，从而保护电力线不被雷击,避免了因雷击而发生电力线路跳闸事故[1]。若接地网遭受腐蚀，会使导电性能大大降低，运行过程中满足不了热稳定性要求，接地发生故障能够很快地摧毁诸如保护、通信等电网中的二次设备，进而引起事故扩大，造成一次设备的着火、损坏，发电厂、变电站全停，甚至发展成严重的系统事故。

接地网主要材料多为碳钢、铜及其他镀铜金属，敷设于土壤中，将发生电化学腐蚀、杂散电流腐蚀和生物腐蚀等。而土壤作为腐蚀介质，与其他腐蚀介质相比，具有多样性、不均匀性、不流动性、季节性和地域性等诸多特点[2]。

影响土壤腐蚀性的评判指标有很多，对于土壤的理化性质的研究通常为：孔隙度、含水量、电阻率、酸度及含盐量。这些影响因素相互关联，共同作用，不能直接将土壤的理化性质与土壤的腐蚀性建立简单的联系；而且同一种土壤对不同的接地网金属产生的腐蚀效应不一定相同。因此，必须通过长期的土壤腐蚀性试验，综合考虑和对各种因素综合分析，才能对地网的腐蚀作出合理的估计，找出其相互关系和规律性。

近年来，全国各地都有由于接地网腐蚀造成的事故发生，对防止接地网腐蚀的研究已迫在眉睫。本文的综述内容为近年来各接地网土壤腐蚀性多项指标综合评价法，并分析各类评价方法的适用性和局限性。

1 土壤对金属的腐蚀性评价方法

1.1 德国DIN50929评价标准和Baeckman综合评分指标

德国的这套综合评价方法先对土壤理化指标诸如电阻率、pH值、氧化还原电位、湿度等进行检测，将数据按照表1（a）进行打分，以通过表1（b）计算得到的总分值来评价土壤腐蚀性的好坏。

表1 （b） 土壤腐蚀性评价标准表（DIN50929）

表1 （a）（续）

表1 （a） 土壤腐蚀等级综合评分标准（DIN50929）

这套方法虽然将多项因素综合考虑评分，但没有区分微观腐蚀和宏观腐蚀，其内容针对性过于宽泛，且测量参数的设计更适用于埋地管线腐蚀性评价，若用于评价接地网土壤腐蚀性，存在某些参数测量较为困难等问题。

1.2 在德国DIN50929评价标准上改进的数值分析法

由于德国DIN50929土壤腐蚀性评价方法不适用于变电站接地网的土壤腐蚀性评价，故有学者在该评价方法上进行改进，使之更能精确的对变压站接地网土壤腐蚀性进行评价。郭等人使用改进的数值分析法对陕西省30个不同地区的变压站进行土壤腐蚀性评价[3]，结果得出80%的变压站接地网土壤腐蚀性评价结果一致，20%的评价结果在相邻等级变动。

类似于德国的那套方法，数值分析法将数据按照表2（a）进行打分，以通过表2（b）计算得到的总分值来评价土壤腐蚀性的好坏。

表2 （b） 土壤腐蚀性分级

表2 （a） 土壤腐蚀性评分方法

相比于德国DIN50929土壤腐蚀性评价方法，此方法对变压站接地网更有针对性，不会导致测量结果的跃迁，使评价结果更具有连续性和合理性。

1.3 九指标评价法

针对接地网不同埋地金属的腐蚀评价，学者们也研究了不同的方法。侯等人提出的九指标评价法在国内首次将空气容量和区域年平均气温这两个因素纳入评价方法中，并首次提出了对镀锌钢和铜接地网的评价方法[4]。该方法指出不同的埋地金属所检测的指标并不相同，说明了不能按照简单的线性关系来评价土壤的腐蚀性，针对不同埋地金属材料应建立不同的评价体系。

九指标评价法采用土壤类型、电阻率、pH值、含水量、可溶性Cl-含量、可溶性SO42-含量、空气容量、氧化还原电位和区域年平均气温9个指标评价土壤对地埋金属的腐蚀性能。对于碳钢和镀锌钢，以上9个指标影响都较显著；而对于铜，土壤的腐蚀性与其电阻率相关性不大，因此选择8个指标作为土壤对铜的腐蚀性评价因素。使用九指标评价法时将数据按照表3（a）进行打分，以通过表3（b）计算得到的总分值来评价土壤腐蚀性的好坏。

表3 （b） 土壤腐蚀性评分方法

表3 （a）续

表3 （a） 土壤腐蚀性评分方法

1.4 因子分析法

作为近年来比较常用的土壤腐蚀性评价方法之一，因子分析法随着计算机模拟运算的发展而逐渐被用于各项土壤腐蚀性的评估中，因子分析是把一些具有错综复杂关系的因子归结为少数综合因子的多元统计方法[5]，通过计算机模拟的方法计算大量的实验数据，找出影响土壤腐蚀性的关键因素，用少数的几个公共因子来解释土壤腐蚀性的主要变化[6]。第一次进行因子分析时需要得到所有的检测指标以及大量的检测数据，因为只有完备的数据才能够分析出关键的影响因素，且由于因子分析得到的是线性的关系，故不适合指标数据差异太大的地区的土壤腐蚀性评价。

2 结语

通过多项研究显示，土壤的单项指标与土壤腐蚀性能通常呈非线性关系[7]，须使用多项指标综合评价法才能得到某个区域的具体土壤腐蚀性信息。各种土壤腐蚀性评价方法并不具有普适性，对于不同的地区，接地材料、土壤类型不相同可能所适用的评价方法并不一致。