我国交流输变电工程主要采用镀锌扁钢作为接地材料,多年的实际使用未见普遍不良报道。随着铜材和铜覆钢接地材料的出现,对镀锌扁钢作为接地材料的使用出现了一些负面意见,主要观点是镀锌扁钢腐蚀率高,使用年限短,而立论依据是《交流电气装置的接地设计规范》GB/T50065-2011推荐的接地钢材年平均最大腐蚀速率表1。
表1 接地导体(线)和接地极年平均最大腐蚀速率(总厚度)
土壤电阻率
(W×m)
扁钢腐蚀速率
(mm/a)
圆钢腐蚀速率
(mm/a)
热镀锌扁钢
腐蚀速率 (mm/a)
50-300
02~0.1
0.3~0.2
0.065
>300
0.1~0.07
0.2~0.07
0.065
国外对镀锌钢材料在土壤中腐蚀特性进行了长期的研究,美国联邦高速公路管理部门对护坡加固埋地钢筋的腐蚀特性[1]列出如图1和图2的实验数据。
Figure 2-1.Metalloss as a function of resistivity (galvanized steel)(Frondistou-Yannis,1985).[1 gr/year/m2 = 0.14 m/year]
图1 镀锌钢在不同电阻率及PH值土壤中的腐蚀度测量
Figure 2-2.Metalloss as a function of resistivity (carbon steel). (Elias, 1990) [1gr/year/m2 = 0.127 m/year]
图2 碳钢在不同电阻率及PH值土壤中的腐蚀度测量
镀锌钢的腐蚀电位有如图3的变化规律:
图3 镀锌钢的腐蚀电位变化规律
表2 土壤理化成分限制范围[1]
Property-所有项
Standard-标准值
Test Procedures-试验方法
Resistivity-电阻率
Ω-m >30
AASHTO T-288
pH-酸碱度
5~10
AASHTO T-289
Organic Content-有机物
1% Max.
AASHTO T-267
Chlorides-氯化物
< 100 PPM
ASTM D4327
Sulfates-硫酸盐
< 200 PPM
ASTM D4327
美国公路与运输公务员协会(AASHTO)对土壤理化成分在表2范围内土中的永久钢结构给出使用年限75年的要求,折算成双面腐蚀率取:
-镀锌钢前2年腐蚀率:0.03 mm/a
-镀锌钢年腐蚀率:0.008 mm/a
-碳钢年腐蚀率:0.024mm/a
我国《交流电气装置的接地设计规范》GB/T 50065-2011推荐的接地钢材年平均最大腐蚀率明显大于美国AASHTO推荐值。
我国已是世界第二大经济体,每年建设的输变电工程数量庞大,不合理的接地材料选择引导不但会造成巨大的投资浪费,也会因过度的有色金属消耗对环境带来不良影响。接地材料腐蚀影响因素多,应用环境和要求又有很大的不同,如何科学、全面、深入地了解不同接地材料的腐蚀规律还需摒弃商业利益进行更深入的研究。
[1] U. S. DepartmentofTransportation Federal Highway Administration Publication No.FHWA-NHI-09-087November 2009