发明内容
本发明提供一种抑制电偶腐蚀的方法、接地线装置及接地系统,以解决现有的抑制电偶腐蚀的方案成本过高或者效果差的问题。
为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:
第一方面,提供一种接地线装置,包括:隔离保护模块,以及采用第一金属的第一金属设备或者采用第二金属的第二金属设备,所述第一金属的金属电位小于所述第二金属的金属电位;
所述隔离保护模块的一端与所述第一金属设备等电位相连,其另一端与所述第二金属设备等电位相连,
所述第一金属设备与所述第二金属设备之间的电位差小于预设的开关电压时,所述隔离保护模块处于开路状态或者高阻抗状态;所述开关电压大于所述第二金属的金属电位与所述第一金属的金属电位之间的电位差;
所述第一金属设备与所述第二金属设备之间的电位差大于或等于所述开关电压时,所述隔离保护模块处于导通状态或者低阻抗状态。
在第一方面的第一种可能的实现方式中,所述隔离保护模块为单向隔离,所述所述隔离保护模块的一端与所述第一金属设备等电位相连,其另一端与所述第二金属设备等电位相连包括:
所述隔离保护模块的隔离起始端与采用第一金属的第一金属设备等电位相连,所述隔离保护模块的隔离末端与采用第二金属的第二金属设备等电位相连,所述隔离起始端至所述隔离末端的方向为所述隔离保护模块允许电流通过的方向。
在第一方面的第二种可能的实现方式中,所述隔离保护模块为双向隔离,在所述第二金属设备与所述第一金属设备之间的电位差大于或等于预设的反向开关电压时,所述隔离保护模块处于导通状态或者低阻抗状态;所述开关电压和所述反向开关电压,为所述第一金属设备与所述第二金属设备之间的不同电流方向上的导通电压。
结合第一方面至第一方面的第二种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式,在第三种可能的实现方式中,所述第一金属设备为设备外壳,所述第二金属设备为接地排组;或者,所述第一金属设备为接地排组,所述第二金属设备为设备外壳。
结合第一方面的第三种可能的实现方式,在第四种可能的实现方式中,第一金属为金属铝AL,所述第二金属为金属铜Cu。
结合第一方面至第一方面的第四种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式,在第五种可能的实现方式中,所述隔离保护模块包括半导体放电管TSS、瞬态二极管TVS、二极管、可控硅、场效应管中的至少一种器件。
结合第一方面至第一方面的第五种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式,在第六种可能的实现方式中,所述接地线装置还包括附加器件;所述附加器件与所述隔离保护模块并联;所述附加器件用于释放雷击产生的能量、故障电流、静电、电磁噪声中的至少一种。
结合第一方面的第六种可能的实现方式,在第七种可能的实现方式中,所述附加器件包括压敏电阻、气体放电管、TVS、电阻、电容、或者失效保护器件中的至少一种器件。
结合第一方面至第一方面的第七种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式,在第八种可能的实现方式中,所述开关电压取值范围为3V-24V。
第二方面,提供一种接地系统,包括如第一方面至第一方面的第八种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式所述的包括第一金属设备的接地线装置;所述第一金属设备采用第一金属;
第二金属设备,所述第二金属设备采用第二金属,所述第一金属的金属电位小于所述第二金属的金属电位;
其中,所述接地线装置与所述第二金属设备相连。
第三方面,提供一种接地线系统,包括采用第一金属的第一金属设备;
如第一方面至第一方面的第八种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式所述的包括第二金属设备的接地线装置,所述第二金属设备采用第二金属;所述第一金属的金属电位小于所述第二金属的金属电位;
其中,所述接地线装置与所述第一金属设备相连。
第四方面,提供一种抑制电偶腐蚀的方法,接地线装置包括隔离保护模块,以及采用第一金属的第一金属设备或者采用第二金属的第二金属设备,所述隔离保护模块的一端与所述第一金属设备等电位相连,其另一端与所述第二金属设备等电位相连,所述第一金属的金属电位小于所述第二金属的金属电位;
所述方法包括:
在所述第一金属设备与所述第二金属设备之间的电位差小于预设的开关电压时,所述接地线装置中的隔离保护模块处于开路状态或者高阻抗状态;所述开关电压大于所述第二金属的金属电位与所述第一金属的金属电位之间的电位差;
在所述第一金属设备与所述第二金属设备之间的电位差大于或等于所述开关电压时,所述接地线装置中的隔离保护模块处于导通状态或者低阻抗状态,使得电流安全通过。
在第四方面的第一种可能的实现方式中,在所述第二金属设备与所述第一金属设备之间的电位差大于或等于预设的反向开关电压时,所述隔离保护模块处于导通状态或者低阻抗状态;所述开关电压和所述反向开关电压,为所述第一金属设备与所述第二金属设备之间的不同电流方向上的导通电压。
结合第四方面或者第四方面的第一种可能的实现方式,在第二种可能的实现方式中,所述接地线装置还包括附加器件;所述附加器件与所述隔离保护模块并联;
在遭受雷击产生能量、产生故障电流、静电、电磁噪声中的至少一种时,通过所述接地线装置中的所述附加器件释放。
结合第四方面至第四方面的第二种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式,在第三种可能的实现方式中,所述第一金属设备为设备外壳,所述第二金属设备为接地排组,或者,所述第一金属设备为所述接地排组,所述第二金属设备为所述设备外壳;
所述开关电压取值范围为3V-24V。
采用上述方案,由于接地线装置中的隔离保护模块的一端与第一金属设备等电位,其另一端与第二金属设备等电位,因此,当该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差小于预设的开关电压时,该隔离保护模块两端的电位差也小于预设的开关电压,此时,该隔离保护模块处于开路状态或者高阻抗状态,这样,由于该开关电压大于该第二金属设备采用的第二金属的金属电位与该第一金属设备采用的第一金属的金属电位之间的电位差,因此,当该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差等于两者采用金属的金属电位之差时,该隔离保护模块处于开路状态或者高阻抗状态,使得该第一金属设备与该第二金属设备之间无法形成电流回路,从而避免了该第一金属设备与该第二金属设备之间产生原电池效应,保护该第一金属设备不被腐蚀,当该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差大于或等于该开关电压时,如当该第一金属设备产生故障电流或者遭受雷击时,该隔离保护模块处于导通状态或者低阻抗状态,使得电流安全通过,保护设备不被损坏。
由上所述,本发明可以有效的抑制电偶腐蚀,并且该接地线装置均由常规器件通过常规技术组成,降低了解决电偶腐蚀问题的成本。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,描述方式为“第一…与第二…之间的电位差”的句子描述的是第一…的电位减去第二…的电位得到的电位差值,而不包括第二的电位减去第一的电位得到的电位差值,例如,“所述第一金属设备与所述第二金属设备之间的电位差”表示该第一金属设备的电位减去该第二金属设备的电位得到的电位差值,同理,本发明相同描述方式的句子均是如此。
本发明实施例提供一种接地线装置20,该接地线装置20包括隔离保护模块21,以及采用第一金属的第一金属设备22(如图2a所示)或者采用第二金属的第二金属设备23(如图2b所示)。
该隔离保护模块21的一端A与该第一金属设备22等电位相连,其另一端B与该第二金属设备23等电位相连,如图3a或者图3b所示。
其中,该第一金属的金属电位小于该第二金属的金属电位。
该第一金属设备22与该第二金属设备23之间的电位差小于预设的开关电压时,该隔离保护模块21处于开路状态或者高阻抗状态。
其中,该开关电压大于该第二金属的金属电位与该第一金属的金属电位之间的电位差。
该第一金属设备22与该第二金属设备23之间的电位差大于或等于该开关电压时,该隔离保护模块21处于导通状态或者低阻抗状态。
可选地,该第一金属设备为设备外壳,该第二金属设备为接地排组;或者,该第一金属设备为接地排组,该第二金属设备为设备外壳。
可选地,该第一金属为金属铝AL,该第二金属为金属铜Cu。
需要说明的是,该第一金属设备为在发生原电池效应时,失去电子被腐蚀的一方,该第一金属设备可以为设备外壳,也可以为接地排组,并且在该第一金属设备与该第二金属设备仅发生原电池效应、无外部电流或电压的情况下,该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差等于该第二金属设备采用金属的金属电位与该第一金属设备采用金属的金属电位之间的电位差,如图1所示,金属Al的金属电位小于金属Cu的金属电位,在发生原电池效应时,金属Al作为阳极失去电子被腐蚀,该金属Cu作为阴极得到电子被保护,此时,该金属Al作为第一金属,该金属Cu作为第二金属,且该阳极与该阴极之间的电位差即为该金属Cu与该金属Al之间的金属电位之差。
另外,该隔离保护模块21与该第一金属设备22的连接、该隔离保护模块21与该第二金属设备的连接均可通过OT端子进行等电位相连,也就是说,该隔离保护模块21的一端A可以通过导线连接OT端子,通过OT端子连接该第一金属设备22;该隔离保护模块21的另一端B也可以通过导线连接OT端子,通过OT端子连接该第二金属设备23。
上述只是举例说明,例如,该隔离保护模块21也可以通过螺纹配合螺柱的方式与该第一金属设备22或者该第二金属设备23连接,本发明对此不做限定。
可选地,该隔离保护模块21包括TSS(Thyristor Surgesuppressor,半导体放电管)、TVS(Transient Voltage Suppressor,瞬态二极管)、二极管、可控硅、场效应管中的至少一种器件。
值得说明的是,TSS也称固态放电管,当外加电压低于其断态电压时,该TSS处于开路状态;当外加电压超过该TSS的断态电压时,该TSS由于负阻效应进入导通状态。TVS在外加电压低于其断态电压时,该TSS处于高阻抗状态;当外加电压超过该TVS的断态电压时,该TVS处于低阻抗状态。
另外,二极管在外加电压低于其断态电压时,处于高阻抗状态,当外加电压超过该二极管的断态电压时,该二极管处于开路状态。可控硅和场效应管一致,在外加电压低于其断态电压时,处于开路状态,当外加电压超过其断态电压时,处于导通状态。
可选地,该隔离保护模块21为单向隔离,该隔离保护模块的隔离起始端与该第一金属设备22等电位相连,该隔离保护模块的隔离末端与该第二金属设备23等电位相连,该隔离起始端至该隔离末端的方向为该隔离保护模块允许电流通过的方向。
示例地,该第一金属为Al,该第二金属为Cu,其中该Cu的金属电位与该Al的金属电位之间的电位差为0.337V-(-1.662V)=1.999V。该隔离保护模块为一个TSS或者n个TTS串联,n为大于1的正整数,这样,若该隔离保护模块为一个TSS,则该开关电压即为该TSS的断态电压,如3V;若该隔离保护模块为n个TTS串联,如图4所示,该隔离保护模块允许电流通过的方向为隔离起始端至隔离末端的方向,此时,与该第一金属设备相连的即为该隔离保护模块的隔离起始端,与该第二金属设备相连的即为该隔离保护模块的隔离末端,若该TSS的断态电压为3V,则该隔离保护模块的开关电压为3nV。
因此,当该接地线装置不存在外部电压或者电流时,该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差即为1.999V,此时,该隔离保护模块的一端A(隔离起始端)与另一端B(隔离末端)之间的电位差也为1.999V,小于该TSS的断态电压3V,因此,该隔离保护模块处于开路状态,使得该第一金属设备与该第二金属设备之间无法形成电流回路,相当于图1中的导线断开,从而避免了该第一金属设备与该第二金属设备之间产生原电池效应,保护该第一金属设备不被腐蚀;当该第一金属设备产生故障电流或者遭受雷击,使得该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差大于该开关电压时,该隔离保护模块处于导通状态,使得电流安全通过,保护设备不被损坏。
另外,该隔离保护模块还可以为一个TVS或者n个TVS串联组成,此时,该隔离保护模块21的该一端A与该另一端B之间的电位差小于预设的开关电压时,该隔离保护模块21处于高阻抗状态,该第一端A与该第二端B之间的电位差大于或等于该开关电压时,该隔离保护模块21处于低阻抗状态,其工作原理与上述相同,此处不再赘述。
可选地,该隔离保护模块21为双向隔离,在该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差大于或等于预设的反向开关电压时,该隔离保护模块处于导通状态或者低阻抗状态。其中,该开关电压和该反向开关电压,为该第一金属设备22与该第二金属设备23之间的不同电流方向上的导通电压。
需要说明的是,由于雷击可能为正极性也可能是负极性,因此,设备在遭受雷击时,可能会由该第一金属设备至该第二金属设备的方向释放电流,也可能由该第二金属设备至该第一金属设备的方向释放电流,因此,在本发明一种优选的实施方式中,该隔离保护模块为双向隔离,在该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差大于或等于预设的开关电压时,或者在该第二金属设备与该第一金属设备之间的电位差大于或等于预设的反向开关电压时,该隔离保护模块处于导通状态或者低阻抗状态,其中,如图5所示,将两个TSS反向并联即可作为双向保护的隔离保护模块,同理,将两个TVS反向并联,或者将一个TSS与一个TVS反向并联也可以达到双向保护的效果,本发明对此不做限定。
在本发明实施例的一种可能的实现方式中,该隔离保护模块为对称或者非对称的二极管组合,如图6所示,该隔离保护模块由两组串联在一起的二极管反向并联组成,其中,一组由N个二极管串联,另一组由M个二极管串联,M可以等于N,也可以不等于N。
示例地,N等于5,M等于3,由于一个二极管的断态电压为0.7V,因此,该A端与该B端之间的开关电压即为5*0.7V=3.5V,该B端与该A端之间的反向开关电压即为3*0.7V=2.1V,因此,参照上文描述,当该设备未产生故障电流,也未遭受遭雷击时,该隔离保护模块的A端与B端之间的电位差为1.999V,小于该开关电压,此时,两组串联在一起的二极管均处于高阻抗状态,从而避免了该设备外壳与该接地排组之间产生原电池效应,保护设备外壳不被腐蚀;当该设备产生故障电流或者遭受雷击时,若该A端与该B端之间的电位差大于3.5V,则N个二极管串联的一侧开路,M个二极管串联的一侧高阻抗,此时,电流可由N个二极管串联的一侧安全通过;若该B端与该A端之间的电位差大于2.1V,则M个二极管串联的一侧开路,N个二极管串联的一侧高阻抗,此时,电流可由M个二极管串联的一侧安全通过,双向保护设备不被损坏。
值得说明的是,在该开关电压与该反向开关电压均大于该第二金属的金属电位与该第一金属的金属电位之间的电位差时,可将该隔离保护模块的任一端与该第一金属设备相连,也就是说,该隔离保护模块21在与该第一金属设备22和该第二金属设备23相互连接时,可不区分方向。
另外,该隔离保护模块还可以由可控硅或者场效应管组成,或者由TSS、TVS、二极管、可控硅、场效应管中的多种器件组合,此处不再一一赘述。
在本发明一种优选的实施例中,该开关电压的取值范围为3V-24V。
示例地,如图6所示,由于二极管的断态电压为0.7V,因此,N的取值范围可为[5,34],此时,该隔离保护模块的开关电压的取值为[3.5,23.8]。
进一步地,如图7a或者7b所示,该接地线装置还包括附加器件24,该附加器件22与该隔离保护模块21并联,该附加器件24用于释放雷击产生的能量、故障电流、静电、电磁噪声中的至少一种。
可选地,该附加器件22包括压敏电阻、气体放电管、TVS、电阻、电容、或者失效保护器件中的至少一种器件。
具体地,为了确保该接地线装置在雷击等超高能量的过电流下能够保护设备不被损坏,该附加器件可以包括压敏电阻或者气体放电管,辅助该隔离保护模块21释放过电流;同时,该附加器件还可以包括电阻或者电容,用于释放设备的静电或电磁噪声,同时,为了防止隔离保护模块21在损坏情况(如烧毁断开)下,设备无法防止雷击,该附加器件还可以包括失效保护器件,其中,该附加器件在该设备外壳与该接地排组之间的电位差达到预设阈值时,处于短路状态。
这样,在人井中的设备外壳发生电偶腐蚀的场景中,该设备外壳即为该第一金属设备,接地排组即为该第二金属设备,通过上述方法,可有效保护该设备外壳不被腐蚀,同时,本领域的技术人员应该清楚明白本发明实施例适用于所有发生电偶腐蚀的场景。
采用上述接地线装置,由于该接地线装置中的隔离保护模块的一端与第一金属设备等电位,其另一端与第二金属设备等电位,因此,当该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差小于预设的开关电压时,该隔离保护模块两端的电位差也小于预设的开关电压,此时,该隔离保护模块处于开路状态或者高阻抗状态,这样,由于该开关电压大于该第二金属设备采用的第二金属的金属电位与该第一金属设备采用的第一金属的金属电位之间的电位差,因此,当该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差等于两者采用金属的金属电位之差时,该隔离保护模块处于开路状态或者高阻抗状态,使得该第一金属设备与该第二金属设备之间无法形成电流回路,从而避免了该第一金属设备与该第二金属设备之间产生原电池效应,保护该第一金属设备不被腐蚀,当该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差大于或等于该开关电压时,如当该第一金属设备产生故障电流或者遭受雷击时,该隔离保护模块处于导通状态或者低阻抗状态,使得电流安全通过,保护设备不被损坏。
由上所述,本发明实施例可以有效的抑制电偶腐蚀,并且该接地线装置均由常规器件通过常规技术组成,降低了解决电偶腐蚀问题的成本。
本发明实施例提供一种抑制电偶腐蚀的方法,如图8所示,其中,接地线装置包括隔离保护模块,以及采用第一金属的第一金属设备或者采用第二金属的第二金属设备,该隔离保护模块的一端与采用第一金属的第一金属设备等电位相连,其另一端与采用第二金属的第二金属设备等电位相连,该第一金属的金属电位小于该第二金属的金属电位。该方法包括:
S801、在该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差小于预设的开关电压时,该接地线装置中的隔离保护模块处于开路状态或者高阻抗状态;该开关电压大于该第二金属的金属电位与该第一金属的金属电位之间的电位差。
S802、在该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差大于或等于该开关电压时,该接地线装置中的隔离保护模块处于导通状态或者低阻抗状态,使得电流安全通过。
可选地,在该第二金属设备与该第一金属设备之间的电位差大于或等于预设的反向开关电压时,该隔离保护模块处于导通状态或者低阻抗状态。
可选地,该接地线装置还包括附加器件,该附加器件与该隔离保护模块并联;在遭受雷击产生能量、产生故障电流、静电、电磁噪声中的至少一种时,通过所述接地线装置中的所述附加器件释放。
可选地,该第一金属设备为设备外壳,该第二金属设备为接地排组,或者,该第一金属设备为该接地排组,该第二金属设备为该设备外壳;该开关电压取值范围为[3V,24V]。
需要说明的是,该方法的执行主体为装置实施例中的接地线装置20,该方法的步骤均对应于该接地线装置20各个功能模块,上述描述的方法步骤,可参考前述装置实施例中的对应过程,在此不再赘述。
采用上述方法,由于接地线装置中的隔离保护模块的一端与第一金属设备等电位,其另一端与第二金属设备等电位,因此,当该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差小于预设的开关电压时,该隔离保护模块两端的电位差也小于预设的开关电压,此时,该隔离保护模块处于开路状态或者高阻抗状态,这样,由于该开关电压大于该第二金属设备采用的第二金属的金属电位与该第一金属设备采用的第一金属的金属电位之间的电位差,因此,当该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差等于两者采用金属的金属电位之差时,该隔离保护模块处于开路状态或者高阻抗状态,使得该第一金属设备与该第二金属设备之间无法形成电流回路,从而避免了该第一金属设备与该第二金属设备之间产生原电池效应,保护该第一金属设备不被腐蚀,当该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差大于或等于该开关电压时,如当该第一金属设备产生故障电流或者遭受雷击时,该隔离保护模块处于导通状态或者低阻抗状态,使得电流安全通过,保护设备不被损坏。
另外,对于上述方法实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本发明并不受所描述的动作顺序的限制,其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施例,所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
本发明实施例提供一种接地系统90,如图9所示,该接地系统90包括如图2a所示的接地线装置20,其中,该接地线装置20包括采用第一金属的第一金属设备,该接地线装置20具体可参照装置实施例中对应图2a的说明,此处不再赘述。
第二金属设备91,该第二金属设备91采用第二金属,该第一金属的金属电位小于所述第二金属的金属电位。
其中,该接地线装置20与该第二金属设备91相连。
采用上述接地系统,在该接地系统中,由于接地线装置中的隔离保护模块的一端与第一金属设备等电位,其另一端与第二金属设备等电位,因此,当该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差小于预设的开关电压时,该隔离保护模块两端的电位差也小于预设的开关电压,此时,该隔离保护模块处于开路状态或者高阻抗状态,这样,由于该开关电压大于该第二金属设备采用的第二金属的金属电位与该第一金属设备采用的第一金属的金属电位之间的电位差,因此,当该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差等于两者采用金属的金属电位之差时,该隔离保护模块处于开路状态或者高阻抗状态,使得该第一金属设备与该第二金属设备之间无法形成电流回路,从而避免了该第一金属设备与该第二金属设备之间产生原电池效应,保护该第一金属设备不被腐蚀,当该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差大于或等于该开关电压时,如当该第一金属设备产生故障电流或者遭受雷击时,该隔离保护模块处于导通状态或者低阻抗状态,使得电流安全通过,保护设备不被损坏。
本发明实施例提供一种接地系统100,如图10所示,该接地系统100包括采用第一金属的第一金属设备101;
如图2b所示的接地线装置20,该接地线装置20包括采用第二金属的第二金属设备,该第一金属的金属电位小于该第二金属的金属电位,具体可参照装置实施例中对应图2b的说明,此处不再赘述。
其中,该接地线装置20与该第一金属设备101相连。
采用上述接地系统,在该接地系统中,由于接地线装置中的隔离保护模块的一端与第一金属设备等电位,其另一端与第二金属设备等电位,因此,当该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差小于预设的开关电压时,该隔离保护模块两端的电位差也小于预设的开关电压,此时,该隔离保护模块处于开路状态或者高阻抗状态,这样,由于该开关电压大于该第二金属设备采用的第二金属的金属电位与该第一金属设备采用的第一金属的金属电位之间的电位差,因此,当该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差等于两者采用金属的金属电位之差时,该隔离保护模块处于开路状态或者高阻抗状态,使得该第一金属设备与该第二金属设备之间无法形成电流回路,从而避免了该第一金属设备与该第二金属设备之间产生原电池效应,保护该第一金属设备不被腐蚀,当该第一金属设备与该第二金属设备之间的电位差大于或等于该开关电压时,如当该第一金属设备产生故障电流或者遭受雷击时,该隔离保护模块处于导通状态或者低阻抗状态,使得电流安全通过,保护设备不被损坏。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。