问题——重大工程脚下的“隐蔽风险”亟待破解;接地网广泛埋设于变电站、输电线路、石化装置、轨道交通等设施地下,承担泄放故障电流、引雷入地、均衡电位等关键功能,被业内视为保障人身与设备安全的重要基础环节。但长期以来,接地网自身的腐蚀失效难以避免:一旦材料在地下发生严重腐蚀、断裂或接触不良,接地性能下降却不易被及时发现,可能在雷击、短路等情况下放大风险,形成“看不见、修不起、拖不得”的安全隐患。 原因——土壤环境复杂与传统材料局限叠加。土壤含盐、含水、酸碱度、杂散电流以及微生物等因素共同作用,使地下金属更易出现电化学腐蚀。在沿海盐渍土、酸性土壤或石化装置周边高腐蚀介质环境中,腐蚀过程往往更加速。业内研究与工程经验表明,镀锌钢在腐蚀性土壤中的完好周期偏短,铜材虽耐蚀性较好但成本高、资源约束突出,且仍难以满足与主设备同寿命的需求。另外,接地网检测、开挖、修复往往涉及停电或停产,造成运行组织困难与隐性成本上升。 影响——腐蚀带来经济损失与安全代价“双重放大”。腐蚀问题不仅体现为材料更换费用,更体现在频繁巡检、开挖修复、停电(停产)损失以及潜在事故风险。对应的研究指出,腐蚀造成的经济损失在宏观层面占比可观,且大量损失具有可防可控属性。对接地系统来说,腐蚀导致的性能衰减一旦叠加极端天气、雷暴高发季节或电网高负荷运行,将对城市运行、工业生产与公共安全形成连锁影响。如何提升接地系统耐久性、降低全生命周期成本,成为电力与重大基础设施领域的长期共性难题。 对策——以材料创新推动接地系统“长寿命化”。记者了解到,广东腐蚀科学与技术创新研究院围绕“高安全长寿命接地系统”方向开展研发,提出以导电高分子基复合材料替代传统金属接地导体的新路径,并推动成果孵化转化,形成可工程化应用的产品体系。该材料在兼顾导电性能与力学性能的同时,重点强化耐腐蚀与环境适应能力,目标是将接地网寿命从“数年到数十年”提升至与主设备匹配的水平。为验证长期可靠性,研发团队采用加速腐蚀试验模拟长期服役环境,并结合数字模型进行寿命预测与性能评估。2024年6月,相关成果通过行业组织的鉴定,结论显示其在多种土壤条件下腐蚀速率低、适应性较强,为规模化应用提供了技术依据。 在应用层面,新技术正由点到面推进示范。该系统已在南方电网部分500千伏输电线路、110千伏变电站等项目中运行,并在佛山、汕头、茂名等地逐步拓展应用场景;同时在原油储运等石化场景,以及沿海地区高盐环境、酸性土壤环境的工程中开展实践探索;轨道交通领域也开始在设计环节引入新型接地方案,力求在高腐蚀工况下保持接地电阻等关键指标长期稳定。多场景落地表明,材料与系统方案正从实验验证走向工程标准化应用。 从经济账看,该路线强调以“全生命周期成本”替代“初始采购成本”的传统评估方式。新材料一次性投入相对更高,但可减少中短周期内的频繁检测、反复开挖与更换,降低运维成本与停电损失。业内人士认为,对于运行年限长、停电代价高、腐蚀环境复杂的关键设施,这类长寿命接地系统的综合效益更为突出。 前景——以原创技术带动产业升级与绿色转型。随着新型接地材料在电力、石化、轨道交通等领域的验证推进,接地系统有望从“可用”走向“耐久可靠”,并进一步推动行业标准、检测体系与工程应用模式的更新。更值得关注的是,导电复合材料在一定程度上有助于减少铜等资源消耗,降低土壤重金属污染风险,契合绿色低碳与资源节约导向。广东正依托相关原创成果,强化腐蚀控制技术供给与产业化能力,推动接地行业更新换代,培育以材料、装备、工程服务为支撑的腐蚀控制产业链,向规模化、集群化方向发展。
从实验室到工程应用,这项"中国创造"不仅破解了基础设施安全运行的难题,更展现了科技创新对产业升级的驱动作用。在"双碳"战略推进的背景下,兼具长效安全和绿色环保特性的新材料技术,将为现代化基础设施体系建设提供有力支撑。广东在此领域的先行探索,也为全国传统产业转型升级树立了可借鉴的样本。