接地裝置是發(fā)電廠變電站、通信站中確保工作接地、防雷接地、保護(hù)接地的必備設(shè)施。由于接地裝置長(zhǎng)期處于地下惡劣的運(yùn)行環(huán)境中,因此確保接地網(wǎng)免受腐蝕是保證電網(wǎng)穩(wěn)定安全運(yùn)行的主要措施。
 

　　電力系統(tǒng)接地網(wǎng)采用鍍鋅扁鋼,由于接地裝置是發(fā)電廠變電站、通信站中確保工作接地、防雷接地、保護(hù)接地的必備設(shè)施。出于經(jīng)濟(jì)方面的考慮,接地裝置一股采用鍍鋅碳鋼(扁鋼、圓鋼)。
 

　　由于接地網(wǎng)長(zhǎng)期埋設(shè)于腐蝕性土壤中,當(dāng)接地網(wǎng)運(yùn)行后,腐蝕形成的腐蝕產(chǎn)物附著在接地體的表面,就像導(dǎo)電不良的材料附著在接地體上,大大影響接地體與土壤的緊密接觸,使得整體接地系統(tǒng)接地電阻升高。在強(qiáng)腐蝕性區(qū)域土壤中,接地網(wǎng)具有較強(qiáng)的局部腐蝕趨向,加之電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行中的泄流作用,局部腐蝕尤為嚴(yán)重,使得接地體局部嚴(yán)重減薄,影響其熱穩(wěn)定性。考慮到使用50年的要求,由于鍍鋅層的缺陷和鍍鋅量的限制以及接地網(wǎng)排流的作用和其他鋼筋等結(jié)構(gòu)物影響,采取合理的陰極保護(hù)措施是非常必要的。
 

　　在接地網(wǎng)防腐措施中,陰極保護(hù)是—種科學(xué)、可行的方法,對(duì)于業(yè)已運(yùn)行的接地網(wǎng),尤其是在沿海、潮濕及強(qiáng)腐蝕土壤地區(qū),對(duì)電化學(xué)腐蝕嚴(yán)重的接地網(wǎng)實(shí)施陰極保護(hù),施工簡(jiǎn)單快捷,投資小,保護(hù)效果好,有其他方法所不能替代的優(yōu)勢(shì)。
 

犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)
 

　　根據(jù)提供保護(hù)電流的方式不同,陰極保護(hù)可分為犧牲陽(yáng)極和外加電流兩種方法。犧牲陽(yáng)極法陰極保護(hù)技術(shù)因其簡(jiǎn)單易行、經(jīng)濟(jì)有效、對(duì)環(huán)境產(chǎn)生電污染少和不干擾鄰近金屬設(shè)施等許多優(yōu)點(diǎn)和獨(dú)特功能而獲得廣泛應(yīng)用。
 

　　工作原理
 

　　根據(jù)電化學(xué)原理,從犧牲陽(yáng)極材料體上通過(guò)土壤、水等電解質(zhì)向被保護(hù)體如鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)提供陰極電流,使被保護(hù)的鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行陰極化,實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)。隨著電流的不斷流動(dòng),陽(yáng)極材料不斷消耗掉。在其保護(hù)過(guò)程中地下金屬結(jié)構(gòu)物將不會(huì)受到腐蝕。
 

　　犧牲陽(yáng)極材料
 

　　工程中常用的犧牲陽(yáng)極材料有鎂和鎂合金、鋅和鋅合金、鋁和鋁合金3大類。鎂基犧牲陽(yáng)極具有很負(fù)的開(kāi)路電位,因此被廣泛應(yīng)用于土壤、海水海泥及工業(yè)水中金屬構(gòu)筑物的陰極保護(hù)。
 

　　鋅基犧牲陽(yáng)極的開(kāi)路電位不如鎂基陽(yáng)極那么負(fù),但它仍能在低電阻率的土壤、海水海泥環(huán)境中用于犧牲陽(yáng)極保護(hù)。
 

　　鋁基犧牲陽(yáng)極的開(kāi)路電位比鋅基陽(yáng)極略負(fù),它的理論電容量遠(yuǎn)高于鋅基和鎂基陽(yáng)極,具有許多獨(dú)特性能。但它是易鈍化的金屬材料,在其表面容易產(chǎn)生致密、附著性良好的連續(xù)氧化膜,甚至可能產(chǎn)生—層高電阻硬殼,阻礙金屬的活化溶解。目前鋁基犧牲陽(yáng)極常應(yīng)用于海水中保護(hù)船舶、平臺(tái)、碼頭等海洋結(jié)構(gòu)物。在海泥(海底管道)、鹽水系統(tǒng)也獲得了成功,但尚不能用于土壤環(huán)境。
 

　　陽(yáng)極填包料
 

　　由于犧牲陽(yáng)極是靠自身的消耗,來(lái)提供給被保護(hù)體以陰極電流,因此,犧牲陽(yáng)極必須溶解均勻,才能保持穩(wěn)定的電流輸出。為了保證陽(yáng)極的這—性能,需在陽(yáng)極周圍填加含有保濕因子的填包料。
 

　　填包料的作用主要是降低陽(yáng)極周圍介質(zhì)的電阻率,增大陽(yáng)極的輸出電流;活化陽(yáng)極表面、防止陽(yáng)極的腐蝕產(chǎn)物結(jié)痂;吸收周圍土壤中的水份,維持陽(yáng)極周圍的長(zhǎng)久的潮濕;改善陽(yáng)極周圍環(huán)境,保證陽(yáng)極有良好的電流效率,延長(zhǎng)陽(yáng)極使用壽命等。
 

　　犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)不需外電流,保護(hù)效果好。使用壽命長(zhǎng),穩(wěn)定性能高。對(duì)臨近金屬構(gòu)筑物不會(huì)產(chǎn)生雜　散電流的影響。另外施工簡(jiǎn)單、快捷。—次性投資后,無(wú)需管理維護(hù)。

設(shè)計(jì)方案及計(jì)算
 

　　我們以某220kv變電站為例,設(shè)計(jì)方案具體如下。
 

　　技術(shù)指標(biāo)
 

　　(1)陰極保護(hù)設(shè)備和附件的使用壽命為≥50年。
 

　　(2)經(jīng)陰極保護(hù)的全廠接地網(wǎng)系統(tǒng),在50年使用壽命期內(nèi)保護(hù)度不小于90%,不會(huì)因腐蝕而增加接地電阻。
 

　　(3)陰極保護(hù)系統(tǒng)對(duì)地下其他金屬構(gòu)件不會(huì)產(chǎn)生雜散電流的腐蝕。
 

　　(4)被保護(hù)埋地接地網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)電位陰極保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)后,在被保護(hù)的埋地接地網(wǎng)系統(tǒng)和飽和Cu/CuSO₄參比電極之間的電位差至少為-0.85Ⅴ。
 

　　現(xiàn)場(chǎng)的土壤狀況
 

　　土壤電阻率35~100Ω·m。
 

　　保護(hù)對(duì)象
 

　　主接地網(wǎng)及其他水平接地體、垂直接地極等。具體參數(shù)如表1所示。

表1保護(hù)對(duì)象規(guī)格參數(shù)


 

　　設(shè)計(jì)計(jì)算
 

　　(1)保護(hù)參數(shù):平均保護(hù)電流密度為10mA//m²;保護(hù)面積為1018.2m²。
 

　　鎂合金犧牲陽(yáng)極參數(shù):依據(jù)GB/T17731-2002《鎂合金犧牲陽(yáng)極》。開(kāi)路電位≥-1.60Ⅴ ,電流效率≥45%,實(shí)際電容量≥880A·h/kg,陽(yáng)極利用系數(shù)為85%。
 

　　(2)鎂合金犧牲陽(yáng)極規(guī)格及數(shù)量
 

　　① 接地系統(tǒng)陰極保護(hù)所需電流:

　　IA=i×S=10.182A
 

　　②接地系統(tǒng)所需鎂合金犧牲陽(yáng)極重量:

　　W=I×H/KQ=3577kg
 

　　(3)接地系統(tǒng)陰極保護(hù)所需鎂合金犧牲陽(yáng)極數(shù)量:

　　N=W/w=256套
 

施工方案
 

　　工程所用材料清單及范圍:
 

　　工程所需的材料及其型號(hào)、數(shù)量如表2所示。

表2材料的型號(hào)及數(shù)量


　　

　　其他輔材包括:熱熔膠、補(bǔ)傷片、環(huán)氧樹(shù)脂、鋁熱焊劑、紫銅管、電纜導(dǎo)管等。
 

　　主要工程量表
 

　　施工內(nèi)容如表3所示。

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