氧化還原電位是反映微生物參與土壤腐蝕的一個(gè)參考指標(biāo)，其值低時(shí)，嫌氣微生物活動(dòng)增強(qiáng)，可導(dǎo)致接地網(wǎng)的微生物腐蝕。土壤的氧化還原電位通過甘汞做參比電極、鉑電極做工作電極測(cè)得[9]。

英國的研究表明[4]：低電阻率（<20W&#1632;m）的土壤具有腐蝕危險(xiǎn)性；pH=7時(shí)，若氧化還原電位較低（<400

mV，SHE），這種土壤適合硫酸鹽還原菌生長，也具有腐蝕危險(xiǎn)性。對(duì)于這兩種判據(jù)的邊界情況，可以用土壤含水率判斷，即含水率超過20%的土壤具有腐蝕性。

另外，土壤中的鹽分（尤其是Cl-）、含氣量（O2）、微生物類型、有機(jī)質(zhì)、雜散電流等也會(huì)對(duì)土壤的腐蝕性產(chǎn)生影響。

4 .接地網(wǎng)陰極保護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 接地網(wǎng)犧牲陽極式陰極保護(hù)設(shè)計(jì)

（1）接地網(wǎng)所在地土壤電阻率的測(cè)定

測(cè)定不同時(shí)間、氣候條件下的土壤電阻率，得到電阻率的變化范圍。

（2）根據(jù)土壤電阻率，決定選用犧牲陽極的類型

土壤電阻率<15W&#1632;m(或20W&#1632;m)時(shí),

選用鋅基陽極；土壤電阻率<100W&#1632;m時(shí)，選用鎂基陽極；土壤電阻率>100W&#1632;m時(shí)，除特殊情況采用帶狀鎂陽極外，一般不采用犧牲陽極（即采用外加電流）。表3給出了兩種陽極的電化學(xué)性能。

（3）確定接地網(wǎng)最小保護(hù)電流密度(mA/

m2)：兩家實(shí)施接地網(wǎng)陰極保護(hù)的變電站選擇的保護(hù)電流密度分別為：25；45；有關(guān)資料給出的數(shù)值為：10~100；4~40；35。接地網(wǎng)最小保護(hù)電流密度應(yīng)該土壤腐蝕性（土壤電阻率、氧化還原電位）確定，一般在10~50

mA/ m2。

（4）根據(jù)接地網(wǎng)所用碳鋼的外形尺寸、總長計(jì)算受保護(hù)的總面積（m2），按選定的保護(hù)電流密度計(jì)算所需的陰極保護(hù)總電流（A）。

（5）確定接地網(wǎng)陰極保護(hù)電位：地網(wǎng)的陰極電位至少為-850mV(相對(duì)Cu/CuSO4飽和電極)，或者使接地網(wǎng)的自然腐蝕電位負(fù)移250-300mV（至少100

mV）。對(duì)于犧牲陽極式陰極保護(hù)，在保證達(dá)到最小保護(hù)電流密度前提下，不需考慮過保護(hù)問題[10]。

（6）按公式計(jì)算陽極接地電阻與輸出電流[3]、按陰極保護(hù)設(shè)計(jì)年限（一般為25—30年）計(jì)算所需的陽極質(zhì)量，再根據(jù)單個(gè)陽極質(zhì)量計(jì)算出需布置的陽極個(gè)數(shù)。

（7）選擇犧牲陽極填包料、確定陽極埋設(shè)方式（立式或臥式）

（8）確定陰極保護(hù)的測(cè)試系統(tǒng)

4.2 接地網(wǎng)外加電流式陰極保護(hù)設(shè)計(jì)

除按接地網(wǎng)保護(hù)總電流選擇恒電位儀、輔助陽極外，其余基本與3.1同。由于接地網(wǎng)碳鋼一般無涂層，不需考慮因達(dá)到析氫電位而出現(xiàn)的涂層脫落問題，不過，出于經(jīng)濟(jì)性考慮，一般實(shí)測(cè)保護(hù)電位應(yīng)不小于-1.15V（相對(duì)Cu/CuSO4飽和電極）為宜。

5．設(shè)計(jì)實(shí)例

×××變電站接地網(wǎng)采用Φ50×3.5鋼管180m，70×7扁鋼680m，40×6扁鋼520m；變電站所在地土壤為粘土，其電阻率為20~35W&#1632;m，陰極保護(hù)設(shè)計(jì)壽命30年。

5.1 按犧牲陽極方式設(shè)計(jì)

（1）因土壤電阻率為20~35W&#1632;m，故選用鎂基陽極。

（2）選定接地網(wǎng)最小保護(hù)電流密度25 mA/ m2。

（3）受保護(hù)的總面積為205 m2。

（4）陰極保護(hù)總電流IA為5.125A，考慮變化因素，IA取值5.5A。

（5）

用130×145×545的鎂合金陽極（質(zhì)量為15.2kg），埋設(shè)深度0.8m，填料電阻率為15W&#1632;m，犧牲陽極距接地網(wǎng)1.5~.2.0m處水平埋設(shè)，陽極與接地網(wǎng)用電纜連接。

a.    單只陽極接地電阻計(jì)算[3]

RH=r/(2πL)(ln(2L/D)+ln(L/2t)+ ra/rln(D/d))

式中，r、ra分別為土壤、填包料電阻率，其值為30、15W&#1632;m；

L為陽極長度，其值為0.545m；

D為填包層直徑，其值為0.35m；

d為陽極等效直徑，  d=C/π=0.55/π=0.175

t  為陽極中心至地面距離，其值為0.865m；

由此計(jì)算RH=2.87W

b.單只陽極輸出電流計(jì)算（忽略回路電阻、陰極過渡電阻）

Ia=△E/R=0.3/2.87=0.105A

c.保護(hù)所需的陽極數(shù)量計(jì)算

N=f×IA/ Ia=2.0×5.5/0.105=104.76=105支

陽極總質(zhì)量W=105×15.2=1596kg

d.陽極工作壽命計(jì)算

T=0.85W/（w&#1632;I）=0.85×1596/(7.92×5.5)=31年

（6）犧牲陽極（與填包料一起）按接地網(wǎng)走向均勻布置，并布置電位監(jiān)測(cè)裝置。

（7）實(shí)地檢測(cè)保護(hù)電位，檢查保護(hù)效果。

5.2 按外加電流方式設(shè)計(jì)

根據(jù)上述陰極保護(hù)總電流IA為5.5A的計(jì)算結(jié)果，選擇36V×7.5A的恒電位儀。如果選擇YJD流線型高硅鑄鐵輔助陽極（Φ75×160，5.4kg,0.046

m2）,當(dāng)輔助陽極工作電流為25A/m2時(shí)，所需的輔助陽極數(shù)量為：

N=5.5/（0.046×25）=4.78=5支

輔助陽極的工作壽命：T=KG/gI=0.8×5×5.4/（0.1×5.5）=39.27=39年

根據(jù)接地網(wǎng)的地理分布情況，埋設(shè)5支輔助陽極（與回填料一起）。

6. 結(jié)論

（1）接地網(wǎng)的陰極保護(hù)簡單可行，對(duì)防止接地網(wǎng)的腐蝕、保證接地裝置的安全運(yùn)行意義重大。

（2）對(duì)于已經(jīng)投入運(yùn)行的接地網(wǎng)，為防止其進(jìn)一步腐蝕，簡單的方法就是實(shí)施陰極保護(hù)。

（3）對(duì)地下鋼鐵設(shè)施實(shí)施陰極保護(hù)是一項(xiàng)成熟、安全的技術(shù)，國內(nèi)許多接地網(wǎng)的陰極保護(hù)技術(shù)的成功運(yùn)用說明了這一點(diǎn)。