我国突破接地材料技术瓶颈 新型防腐材料可保障电网安全运行60年

问题——“看不见”的接地网关乎“大安全”却易失效; 在高压输变电设施、石化装备、轨道交通等重大基础设施下方,接地网承担着泄放雷电流、均衡地电位、保障人身与设备安全的关键任务。由于长期埋设地下、难以直观检测,一旦接地导体因腐蚀断裂或性能衰减而未被及时发现,系统在雷击、故障电流等工况下的安全裕度将明显下降,风险更具隐蔽性和突发性。业内长期面临的难点在于:接地网与主设备同处地下环境,却往往难以实现“同寿命”运行。 原因——土壤介质复杂,传统金属材料更易受损。 接地网所处环境差异大,盐渍土、酸性土以及石化装置周边的高腐蚀性土壤等,都可能加速电化学腐蚀。研究显示,常用镀锌钢在腐蚀性土壤中保持完好的周期较短;即便性能较优的铜材,寿命也有限且成本较高。此外,接地网分布面积大、焊点多、埋深不一,腐蚀常呈现局部化、隐蔽化特征,导致“坏得快、发现难、修得贵”。这使传统金属接地网在安全性、经济性与可持续性之间难以兼顾。 影响——腐蚀带来的不只是经济损失,更牵动公共安全与运维成本。 腐蚀造成的资源浪费与经济损失早已受到关注。对应的研究表明,全球因腐蚀造成的经济损失占国内生产总值的比例较高,且往往高于多类自然灾害的年度综合损失。对接地系统而言,损失不仅体现在材料更换与土建开挖等直接支出,还体现在频繁检测、停电检修、施工扰动以及由此带来的供电可靠性影响。对于石化装置、轨道交通等连续运行场景,停机停运的间接损失更为突出。更重要的是,一旦接地失效与雷击、故障电流等极端工况叠加,可能引发设备损毁甚至人员伤害,其社会成本难以用单一指标衡量。 对策——以材料创新带动系统升级,推动接地网“长寿命、低维护”。 针对上述痛点,广东腐蚀科学与技术创新研究院聚焦“高安全长寿命接地系统”,研发导电高分子基复合接地极材料,并推动成果孵化转化为产业化产品,尝试用功能高分子材料替代传统金属接地导体。研发团队通过加速腐蚀实验模拟长期服役条件,结合数字化模型进行寿命预测评估,力求从机理上降低材料在多类土壤介质中的腐蚀速率,实现接地网寿命与电网主设备匹配。2024年6月——相关成果通过行业组织鉴定——结论认为该新型接地导体在多种土壤环境中腐蚀速率低、环境适应性较好,为工程应用提供了依据。 从工程应用看,新材料方案也要接受“用得上、用得起”的检验。尽管一次性投入相对较高,但按全生命周期核算,可减少传统金属接地网在服役期内的多次检测、开挖、修复与更换,降低运维成本与因检修造成的停电损失,从而提升综合经济性。同时,接地系统可靠性提升有助于降低极端事件下的系统性风险,带来更高层级的安全收益。 前景——示范应用加速推进,多场景拓展空间可期。 当前,相关技术已在电力系统与大型工程中开展示范验证。在南方电网部分超高压输电线路、变电站等项目中,高安全长寿命接地系统运行稳定,接地电阻等关键指标满足要求,获得业主认可。应用场景也从内陆向沿海延伸、从电力向石化与轨道交通拓展:在盐渍土壤、酸性土壤及高腐蚀性土壤环境中,相关产品在工程实践中持续积累数据与经验。业内人士认为,随着新型电力系统建设推进、基础设施安全标准提升,以及运维“少开挖、少停电”需求增强,长寿命接地技术有望从示范走向规模化应用,并带动材料、检测评估、工程施工与运维服务等环节协同发展,形成更完整的产业链条。面向未来,标准体系完善、长期运行数据沉淀及成本深入优化,将成为拓展应用边界的关键因素。

一项技术能否真正改变行业,关键不在实验室数据有多亮眼,而在能否在真实土壤、真实工程和真实成本约束下经受检验。广东这项接地材料技术的突破提供了一个值得关注的样本:只有让原始创新与产业需求对接、让科研成果与市场逻辑衔接,才能把“从0到1”的突破转化为“从1到N”的产业价值。在全球腐蚀损失长期居高的背景下,这条埋在地下的“新生命线”,或将推动材料与基础设施安全体系的更升级。