CN107424663B - 一种海底单电极直流供电系统的海底阴极 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海底单电极直流供电系统的海底阴极，属于供电技术领域。其中，海底阴极包括电极本体及与电极本体电连接的水密连接器；电极本体包括由六根本体钛杆围成的四面体型杆状结构及设于水密连接器外围的防撞装置，该防撞装置固设在四面体型杆状结构的一顶角部处。通过将海底阴极设置成四面体型杆状结构，可有效地提高其在投放、使用过程中的防碰撞性能与防淹埋性能，从而有效地确保由其构建成的海底单电极直流供电系统在使用过程的正常工作，其可广泛地应用于海底观测网等海底供电技术领域。

Description

一种海底单电极直流供电系统的海底阴极

技术领域

本发明涉及供电系统的部件，具体地说，涉及一种海底单电极直流供电系统的海底阴极。

背景技术

公告号为CN205986139U的专利文献中公开了一种单电极负压供电系统，如其附图1所示，包括岸基电源1、地线2、岸基阳极棒3、电缆4、水下接驳盒5、水密缆6及海底阴极棒7，其中，电源1为交流转直流负压系统，以将发电厂输出的交流电转换成直流电。其工作过程为：岸基电源1的正极通过地线2与岸基阳极3电连接，负极通过由电缆4、水下接驳盒5及水密缆6构成的水下输电线与海底阴极棒7电连接，以利用海水构成输电回路的正极，不仅节约成本，且可避免交流输电中存在的输电回路损耗、寄生电容等问题。

但是，放置于海底中的海底阴极棒7受限于天气、海况及船时的限制，导致其布放与维修周期较长，通常要求服役年限在20年以上，但是，海底环境状况变化多端，水密缆6与阴极棒7的连接处容易受撞击而出现脱落问题，且容易被海水掩埋而影响通讯信号。

发明内容

本发明的目的是提供了一种结构改进的海底阴极，以提高其防碰性能与防掩埋性能。

为了实现上述目的，本发明提供的海底阴极包括电极本体及与电极本体电连接的水密连接器；电极本体包括由六根本体钛杆围成的四面体型杆状结构及设于水密连接器外围的防撞装置，该防撞装置固设在四面体型杆状结构的一顶角部处。

通过将整个电极设置成四面体型杆状结构，有效确保其具有相当的强度、刚度及重力自稳定性，以满足复杂海底环境要求；并在同等质量下，有效地提高整个电极本体在展向上的尺寸，有效地避免真个电极本体在服役过程中被海沙所淹埋而影响其使用状态；同时四面体型杆状结构可有效地确保其中一个顶角部朝上布置，且在使用过程保持一定稳定性，即可通过将水密连接器设置在该端上而尽量避免其被海沙淹埋而影响使用状态；并可将投放缆绳的安装位置在连接有水密连接器一顶角部上，以在投放过程确保其位于上方，而有效地防止水密连接器及其与电极本体连接处在投放过程碰撞到海底上石头等物体而出现损坏；并配合以设置在顶角部处的防撞装置，有效确保安装在该顶角部内的水密连接器及其与电极本体连接处的安全，即有效地提高海底阴极整体的防埋性能与防撞性能，从而有效地确保由其构建成的海底单电极直流供电系统在使用过程的正常工作。

具体的方案为防撞装置包括一层以上由三根防撞钛杆围成的三角型杆状结构，防撞钛杆的两端分别与顶角部中的两根本体钛杆固定连接。通过三角形杆状结构与邻接的三根本体钛杆围成一个小型四面体结构而防止水密连接器在投放、使用过程中受撞击，且水流可流通该区域而不会增加太多水阻，并增加电极本体与水体接触的导电面积。

另一个具体的方案为电极本体还包括固设在四面体型杆状结构的每个顶角处的钛端头，钛端头上设有与本体钛杆的端部相配合的三个安装孔及一个用于固定水密连接器的螺孔。便于在制造过程中钛端头与三根本体钛杆固定连接的同时，提高它们之间的连接牢固度，并在投放过程中便于电极本体更好地在海底区域着陆及保持原有放置状态。

具体的方案为水密连接器包括BH带辫子，与BH带辫子可插拔连接的插头带缆，及水密地包围所述BH带辫子与插头带缆的连接处的密封装置；BH带辫子通过螺钉与螺孔的配合而固定于其中一个钛端头上。便于水密连接器与电极本体间的连接安装。

更具体的方案为设有水密连接器的顶角部上的钛端头上设有用于安装投放缆绳的通孔。有效地确保使连接有水密连接器的一顶角部在投放过程中为朝上布置，以便避免在投放过程中，水密连接器及其与电极本体的连接处与海底碰撞而出现损坏的状况；并能更好实现投放后设有水密连接器的一端为朝上布置，从而有效地避免水密连接器被海沙所淹埋而影响服役过程中的通讯效果。

另一个更具体的方案钛端头为球体结构。更好地与凹凸不平的海底面接触，以提高其适应能力。

优选的方案为钛杆是管体，且在钛管管壁上设有通水孔。从而在等质量的前提下，提高整个电极本体与海水接触的导电面积；通过在钛管壁上设置通孔水，以减少海水对钛管的压力而可更好地适应深海环境，此外，涌入钛管内的海水增加了整个电极本体与海水间的导电面，有效地提高真个电极的通电电流量，以更好地使用大电流通电。

另一个优选的方案为海底阴极中的钛件间均通过焊接方式固定连接。便于制造过程中的固定连接。

再一个优选的方案为四面体型杆状结构为正四面体结构。其投放后的位置状态保持性能更好。

附图说明

图1是本发明实施例1中海底单电极直流供电系统的结构示意图；

图2是本发明实施例1中海底阴极的结构示意图；

图3是本发明实施例2中海底阴极的结构示意图；

其中，1、岸基电源，21、输电线，22、输电线，3、海底阴极，30、本体钛杆，31、钛端头，33、防撞钛杆，4、岸基阳极，5、水密连接器。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例1

参见图1及图2，海底单电极直流供电系统包括岸基电源1，通过输电线21与岸基电源1的正极电连接的海底阴极3，通过输电线22与岸基电源1的负极电连接的岸基阳极4，它们与海水一起构成输电环路；在本实施例中，岸基阳极4为铸铁棒。

如图2所示，海底阴极3包括电极本体及水密连接器5；其中，电极本体包括由六根本体钛杆30围成的正四面体型杆状结构，固设在该正四面体型杆状结构的四个顶角上的钛端头31，及固设在该正四面体型杆状结构的一个顶角部处的防撞装置。在本实施例中，六根本体钛杆30为直径是60毫米、长度是1000毫米的钛管，并在钛管管壁上沿其长度方向均布有三个直径为8毫米的通水孔，既减轻了钛管内外部海水压力差，也增加了电流表面积。

钛端头31上设有与本体钛杆30的端部相配合的三个安装孔，一个用于固定水密连接器5的M10螺孔，及一个贯穿真个钛端头31的径向孔，该径向孔的孔径为30毫米，用于投放时安装投放缆绳；即三个安装孔的轴线相夹60度夹角且其直径为60毫米，以在安装过程中，将本体钛杆30的一端伸入安装孔内就可实现定位，并采用钛合金焊材并以钨极氩弧焊接方式将二者固定连接，便于组装过程的对准及提高二者间的固定连接牢固度。在本实施例中，钛端头31为直径是120毫米的钛球。

防撞装置包括一层以上由三根防撞钛杆33围成的三角形杆状结构，其中，每根防撞钛杆33的两端与其所在顶角部的三根本体钛杆30中的两根通过焊接方式固定连接，在本实施例中，三角形杆状结构的层数选为一层，防撞钛杆33的直径为5毫米。

在本实施例中，本体钛杆30、防撞钛杆33及钛端头31为纯钛材料或钛合金材料制成。

水密连接器5包括BH带辫子，与BH带辫子可插拔连接的插头带缆，及水密地包围BH带辫子与插头带缆的连接处的密封装置。BH带辫子通过螺钉与设在钛端头30上螺孔的配合而固定于该钛端头上，从而使输电线21通过水密连接器5与该钛端头电连接，即与整个海底电极3电连接。不仅便于组装，且能够很好实现水密性能。

由防撞钛杆33围成的三角形杆状结构与其所连接的三个本体钛杆30围成一个包围在水密连接器5外的防撞四面体型杆状结构，在本实施例中，该防撞四面体型杆状结构为正四面体结构，且设于钛端头31上的螺孔朝向该防撞四面体型杆状结构的内部，以使BH带辫子与钛端头31的连接处位于该防撞四面体型杆状结构的包围范围内。

将投放缆绳固定在安装有水密连接器5的顶角部上的钛端头31上，以在投放过程中，保持该钛端头31为朝上布置，从而有效地避免投放过程中出现海底石头等物体对水密连接器5及其与电极本体间的连接处造成碰撞损坏，及在投放后使用过程中尽量地确保该端部朝上布置，以避免水密连接器5在使用过程中被海沙所掩埋。

由于整个电极本体均由钛材料制成，能很好地耐住海水和微生物的腐蚀，有效确保其服役年限要求。

实施例2

作为对本发明实施例2的说明，以下仅对与上述实施例1中的不同之处进行说明。

参见图3，使用正六面体型的钛端头31替代上述实施例1中的球形钛端头，且防撞装置中由防撞钛杆33围成的三角形杆状结构的层数为两层。

本发明的主要构思是将海底阴极的电极本体设置成四面体型杆状结构，以提高其在投放、使用过程中的防撞性能与防淹埋性能，以有效地确保由其构建成的海底单电极直流供电系统在使用过程的正常工作，根据本构思，四面体型杆状结构、钛端头的结构、钛杆间的连接方式、钛杆的横截面结构及水密连接器与电极本体间的连接方式并不局限于上述实施例，还有多种显而易见的变化。

Claims (9)

1.一种海底单电极直流供电系统的海底阴极，所述海底阴极包括电极本体及与所述电极本体电连接的水密连接器；

其特征在于：

所述电极本体包括由六根本体钛杆围成的四面体型杆状结构及设于所述水密连接器外围的防撞装置，所述防撞装置固设在所述四面体型杆状结构的一顶角部处，所述本体钛杆由纯钛材料或钛合金制成。

2.根据权利要求1所述的海底阴极，其特征在于：

所述防撞装置包括一层以上由三根防撞钛杆围成的三角型杆状结构，所述防撞钛杆的两端分别与所述顶角部中的两根本体钛杆固定连接。

3.根据权利要求1所述的海底阴极，其特征在于：

所述电极本体还包括固设在所述四面体型杆状结构的每个顶角处的钛端头，所述钛端头上设有与所述本体钛杆的端部相配合的三个安装孔及一个用于固定所述水密连接器的螺孔。

4.根据权利要求3所述的海底阴极，其特征在于：

所述水密连接器包括BH带辫子，与所述BH带辫子可插拔连接的插头带缆，及水密地包围所述BH带辫子与所述插头带缆的连接处的密封装置；

所述BH带辫子通过螺钉与所述螺孔的配合而固定于其中一个钛端头上。

5.根据权利要求4所述的海底阴极，其特征在于：

设有所述水密连接器的顶角部上的钛端头上设有用于安装投放缆绳的通孔。

6.根据权利要求4所述的海底阴极，其特征在于：

所述钛端头为球体结构。

7.根据权利要求1至6任一项权利要求所述的海底阴极，其特征在于：

钛杆为管体，所述管体的管壁上设有通水孔。

8.根据权利要求1至6任一项权利要求所述的海底阴极，其特征在于:

所述海底阴极中的钛杆 间均通过焊接方式固定连接。

9.根据权利要求1至6任一项权利要求所述的海底阴极，其特征在于：

所述四面体型杆状结构为正四面体结构。