CN113484227B - 一种用于检测直流接地极腐蚀性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于检测直流接地极腐蚀性能的方法，属于高压试验领域。本发明方法包括：将直流接地极的电极A作为注流电极，电极B作为回流电极，根据材料标准进行预处理，将引流导线与电极的连接处做绝缘套密封；将电极A埋设于实际土壤环境中，确定电极A的电位补偿点，并测量电极A的接地电阻；将电极B埋设在距离电极A电位补偿点两倍位置的实际土壤环境中；将电极A作阳极，电极B作阴极连接直流电源，在预设时间内对电极A和电极B注入电流；通流结束后按预设的清洗方法进行清洗，且去除腐蚀产物，烘干及测量电极的质量，结合电极的表面积、通流时间及材料密度确定电极A及电极B的腐蚀速率，通过腐蚀速率确定直流接地极的腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及高压试验领域，并且更具体地，涉及一种用于检测直流接地极腐蚀性能的方法。
背景技术
高压直流输电换流站接地极是直流输电系统的重要组成部分,在直流输电系统运行中起到不可替代的作用。
随着世界经济的高速发展，电力需求迅速增加，直流输电工程迅速发展，直流输电系统的安全稳定运行也变得越来越重要。当直流接地极处于单极大地运行方式或单极故障、检修的情况下，接地极会流过高达数千安培的直流电流，使接地极发生电解腐蚀。特别是位于阳极的接地极，其周围发生氧化反应，伴随有氧气或氯气的析出，又会进一步加剧腐蚀。
目前国内外的接地极材料有碳钢、磁铁、铜、石墨、硅铁、高硅铬铁、钛镀铂等，有些接地极直接埋设在土壤中，有些接地极周围铺设了焦炭。不同材料在不同环境下的耐腐蚀性能不同，接地极的电解腐蚀与电流大小及其周围的介质和环境密切相关。电流密度越大，电场越强，电解过程速度和程度越大。
电极周围包裹介质的电阻率、含氧量、盐分种类和含量、含水量、pH值等因素都会影响电极的腐蚀性能。目前针对电极材料的腐蚀特性的研究，通常采用电化学测试法，或采用试验室模拟法。前者通过电化学测试仪测试不同溶液中的1cm*1cm金属材料试片的电位、电流、电阻特性来推导估计电极材料的腐蚀速率。后者是在实验室内设置小型实验槽，将小型电极材料试片放置在装有模拟液的实验槽内，通过提高电流密度、加强模拟液的腐蚀性能等方法加速腐蚀过程，再采用失重法来获得腐蚀速率。该方法电极的电流密度、介质环境、通流时间等均有实际情况存在区别，相应的腐蚀速率的准确性有待进一步提高，且由于在有限的空间中，腐蚀产物对介质环境的改变也会影响原腐蚀速率。
发明内容
本发明的目的在于对直流接地极腐蚀速率的评估，提高腐蚀性能评估的准确性和可靠性，而提出了一种用于检测直流接地极腐蚀性能的方法，包括：
将直流接地极的电极A作为注流电极，电极B作为回流电极，根据材料标准对电极A和电极B进行预处理，且将引流导线与电极A及电极B的连接处做绝缘套密封；
将电极A埋设于实际土壤环境中，确定电极A的电位补偿点，并测量电极A的接地电阻；
将电极B埋设在距离电极A电位补偿点两倍位置的实际土壤环境中；
将电极A作阳极，电极B作阴极连接直流电源，在预设时间内对电极A和电极B注入电流；
通流结束后对电极A和电极B，按预设的清洗方法进行清洗，且去除腐蚀产物，烘干及测量电极A及电极B的质量，结合电极的表面积、通流时间及材料密度计算电极的腐蚀速率，确定电极A及电极B的腐蚀速率，通过腐蚀速率确定直流接地极的腐蚀性能。
可选的，预处理包括：清洗电极、电极烘干和电极称重。
可选的，电极埋设具体为将电极埋深、焦炭床截面尺寸与实际接地极工况一致；若实际接地极周围无焦炭，则接地极周围铺设实际土壤，实际土壤截面边长不小于二十倍接地极直径。
可选的，电位补偿点是将电位极向辅助电极方向靠近，接地电阻值比升高10％的位置，作为电位补偿点；
其中，电位极一次前后移动在4％-6％范围内。
可选的，注入电流将电极A作阳极，电极B作阴极连接直流电源。
可选的，注入电流大小为接地极额定电流下的最大溢流密度的L倍，其中L为电极A的长度。
可选的，预设时间为接地极阳极运行总安时数与接地极额定电流的比值。
本发明使电极截面尺寸、介质环境、通流情况均与实际工程一致，使检测结果更加准确可靠；可以防止接头腐蚀对腐蚀速率结果的影响，基于注流电极电位补偿点两倍距离之外布置回流电极，可以最大程度减小回流极对注流极周围电场的影响，减小回流电极与注流电极之间的距离从而减小试验场地。
附图说明
图1为本发明一种用于检测直流接地极腐蚀性能的方法的流程图；
图2为本发明的电位补偿点查找试验回路图。
图3为本发明的通流试验回路图；
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提出了一种用于检测直流接地极腐蚀性能的方法，如图1所示，包括：
将直流接地极的小段电极A作为注流电极，小段电极B作为回流电极，根据材料标准对电极A和电极B进行预处理，且将引流导线与电极A及电极B的连接处做绝缘套密封；
将电极A埋设于实际土壤环境中，确定电极A的电位补偿点，并测量电极A的接地电阻；
将电极B埋设在距离电极A电位补偿点两倍位置的实际土壤环境中；
将电极A作阳极，电极B作阴极连接直流电源，在预设时间内对电极A和电极B注入电流；
通流结束后对电极A和电极B，按预设的清洗方法进行清洗，且去除腐蚀产物，烘干及测量电极A及电极B的质量，结合电极的表面积、通流时间及材料密度计算电极的腐蚀速率，确定电极A及电极B的腐蚀速率，通过腐蚀速率确定直流接地极的腐蚀性能。
其中，预处理包括：清洗电极、电极烘干和电极称重。
其中，电极埋设具体为将电极埋深、焦炭床截面尺寸与实际接地极工况一致；若实际接地极周围无焦炭，则接地极周围铺设实际土壤，实际土壤截面边长不小于二十倍接地极直径。
其中，电位补偿点是将电位极向辅助电极方向靠近，接地电阻值比升高10％的位置，作为电位补偿点；
其中，电位极一次前后移动在4％-6％范围内。
其中，注入电流将电极A作阳极，电极B作阴极连接直流电源。
其中，注入电流大小为接地极额定电流下的最大溢流密度的L倍，其中L为电极A的长度。
其中，预设时间为接地极阳极运行总安时数与接地极额定电流的比值。
具体实施方式如下：
1、通流试验前准备，包括：
①电极准备和称重；
选取直流接地极的两个长为L的小段A和B作为注流电极和回流电极，根据相关材料标准清洗电极，烘干，称重，电极A的重量记为MA1。
②制作接头；
为了防止接头的腐蚀对腐蚀速率结果的影响，引流导线与电极A和电极B的连接处采用绝缘套密封。
2、建立试验回路，包括：
试验回路如图2所示，由直流电源-1、分流器-2、万用表-3、引流导线-4、电极A和电极B组成；
其中直流电源-5为额定电流为300A、额定电压为800V的直流电源-5，用于给电极供电；
分流器-2用于检测试验回路电流，万用表-3用于测分流器两端电压，引流导线-4用于构成试验回路；
步骤包括：
①埋设电极A
对照接地极所处真实介质环境，将电极A埋设于实际土壤环境中，电极埋深、焦炭床截面尺寸与实际接地极工况一致；
若试验场地不是实际接地极埋设场地，且实际接电极周围无焦炭，则应将实际土壤铺设在接地极周围，土壤截面边长不低于二十倍接地极直径；
②寻找电位补偿点作为电极影响土壤范围
由于回流极的引入会使零电位面由无穷远处移到注流电极和回流电极之间，使注流电极和零电位面间的电位差减小，据此获得的接地电阻的土壤电阻范围也是偏小的；
为了尽量减小回流电极对注流电极周边介质环境的影响，寻找电位补偿点作为电极影响土壤范围；
通过接地电阻测量找到电位补偿点，如图2所示，采用接地电阻测试仪通过直线法测量电极A的接地电阻，将电极A和辅助电极C之间的距离记为DAC，在电极A和辅助电极C的中间位置作为电位极P，记录此时接地电阻R，将电位极P前后移动，每次移动约5％DAC，找出R变化最小的位置记为P0。将电位极从P0处向辅助电极C方向靠近，找到接地电阻值比在P0时升高10％的地方，作为电位补偿点，测量电位补偿点到电极A的距离记为k；
③埋设回流电极B
在距离电极A两倍k的位置埋设电极B，电极B周围的介质环境设置同电极A一致；
④按图3所示通过引流导线连接各模块，组成通流回路。
3、进行通流试验，包括：
①计算通流大小；
通过数值计算方法获得额定电流下实际接地极的溢流密度分布，选择溢流密度最大值Jm作为试验时的溢流密度，通流大小取I＝Jm×L；
②将电极A作阳极，电极B作阴极连接直流电源，通流时间为接地极设计的阳极运行总安时数与接地极额定电流的比值。
4、进行腐蚀速率分析
①取出并处理电极，称重；
通流结束后取出电极A和电极B，按相应材料的清洗标准要求进行清洗，去除腐蚀产物，烘干，测量电极A的重量MA2；
②计算腐蚀速率；
计算电极A的失重ΔW＝MA1-MA2，按下式计算电极A的腐蚀速率VA：
式中：VA——电极A表面平均年腐蚀率，mm/a；△W——电极A失重，
g，S——电极A表面积，cm2；t——通流时间，d；d——电极A材料密度，g/cm3。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (2)
1.一种用于检测直流接地极腐蚀性能的方法，所述方法包括：
将直流接地极的电极A作为注流电极，电极B作为回流电极，根据材料标准对电极A和电极B进行预处理，且将引流导线与电极A及电极B的连接处做绝缘套密封；
将电极A埋设于实际土壤环境中，确定电极A的电位补偿点，并测量电极A的接地电阻；
将电极B埋设在距离电极A电位补偿点两倍位置的实际土壤环境中；
将电极A作阳极，电极B作阴极连接直流电源，在预设时间内对电极A和电极B注入电流；
通流结束后对电极A和电极B，按预设的清洗方法进行清洗，且去除腐蚀产物，烘干及测量电极A及电极B的质量，结合电极的表面积、通流时间及材料密度计算电极的腐蚀速率，确定电极A及电极B的腐蚀速率，通过腐蚀速率确定直流接地极的腐蚀性能；
所述电极埋设具体为将电极埋深、焦炭床截面尺寸与实际接地极工况一致；若实际接地极周围无焦炭，则接地极周围铺设实际土壤，实际土壤截面边长不小于二十倍接地极直径；
所述电位补偿点是将电位极向辅助电极方向靠近，接地电阻值比升高10％的位置，作为电位补偿点；
其中，电位极一次前后移动在4％-6％范围内；
所述注入电流将电极A作阳极，电极B作阴极连接直流电源；
所述注入电流大小为接地极额定电流下的最大溢流密度的L倍，其中L为电极A的长度；
所述预设时间为接地极阳极运行总安时数与接地极额定电流的比值。
2.根据权利要求1所述的方法，所述预处理包括：清洗电极、电极烘干和电极称重。
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