CN206768224U - 塔杆阴极保护装置和塔杆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种塔杆阴极保护装置和塔杆，涉及电力设备防护技术领域，该塔杆阴极保护装置包括：壳体，置于壳体外的采集器、测试牺牲阳极和主牺牲阳极，置于壳体内的电位测试仪、控制器和电源；采集器包括阶梯状基座、多个测试电极和一个共用电极；多个测试电极分别固定设置在阶梯状基座的阶梯的上端面；共用电极跨越阶梯与测试电极相对设置且与每个测试电极的间距均相等；测试电极的材料为钢结构使用的材料；电位测试仪用于测试上述测试电极与共用电极之间的电位差并发送至控制器；控制器用于控制测试电极与测试牺牲阳极是否连通、钢结构与主牺牲阳极是否连通。本实用新型可以准确监视塔杆钢结构的腐蚀情况，提高了保护效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力设备防护技术领域，尤其是涉及一种塔杆阴极保护装置和塔杆。
背景技术
为了远距离输电，需要每隔一段距离架设一个线路塔杆，用来支撑高压线路，防止高压电缆对人和牲畜造成伤害。线路塔杆作为输电线路的重要组成部分，其埋入地下的部分为塔杆基础，用于保证塔杆的稳定性，目前线路塔杆基础大多由钢筋混凝土构成。为了防止塔杆的钢结构被腐蚀，会对钢结构预先进行热镀锌，在塔杆的钢结构固定后大多使用阴极保护的方式。
现有的塔杆阴极保护系统通常是基于钢结构的腐蚀电位大小来实施控制的，只有在钢结构的电位到达某一腐蚀电位或控制电位时，电化学阴极保护系统才得以启动，而此时的钢筋通常已经发生了腐蚀。如果在钢结构完好时就持续对钢结构实施小的阴极保护电流，所施加的电流通常也不小于几μA/cm2，不但显著增加经济成本，持续的电流积累还会对塔杆基础的混凝土的成长产生一定危害。
针对上述现有技术中塔杆阴极保护系统不能准确监测塔杆钢结构的腐蚀情况的问题，目前尚未提出有效解决方案。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种塔杆阴极保护装置和塔杆，可以准确监视塔杆钢结构的腐蚀情况，提高塔杆钢结构的保护效果。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种塔杆阴极保护装置，应用于输电线路的塔杆基础的钢结构，包括：壳体，置于壳体外的采集器、测试牺牲阳极和主牺牲阳极，置于壳体内的电位测试仪、控制器和电源；电源用于向控制器和电位测试仪供电；
采集器包括阶梯状基座、多个测试电极和一个共用电极；多个测试电极分别固定设置在阶梯状基座的阶梯的上端面；共用电极跨越阶梯与测试电极相对设置且与每个测试电极的间距均相等；共用电极与测试电极均设置有输出引线，用于与电位测试仪相连；
共用电极与测试电极之间绝缘；测试电极的材料为钢结构使用的材料，共用电极的材料为石墨、不锈钢或者钛合金中的一种；
电位测试仪用于测试测试电极与共用电极之间的电位差并将所述电位差发送至控制器；控制器用于控制测试电极与测试牺牲阳极是否连通、钢结构与主牺牲阳极是否连通。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，控制器为继电器，继电器用于分别连接测试电极的输出引线、测试牺牲阳极和主牺牲阳极，在电位差大于腐蚀开始电位差阈值时，导通对应于电位差的测试电极与测试牺牲阳极，或者导通钢结构与主牺牲阳极。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，还包括恒电位仪，恒电位仪的输出阴极端和零位接阴端用于连接钢结构，恒电位仪的输出阳极端用于连接主牺牲阳极；恒电位仪的参比电极端用于连接共用电极。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，阶梯状基座还包括至少一个固定杆或固定孔，固定杆或固定孔用于将阶梯状基座固定于钢结构上；阶梯状基座、固定杆至少之一由绝缘材料制成。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，阶梯状基座的阶梯的上端面开有固定槽，测试电极固定于固定槽内；固定槽底部开有供测试电极的输出引线通过的通孔。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，在测试电极和共用电极之间灌注有环氧树脂以保证绝缘。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，测试电极和共用电极的间距为2-10mm。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，测试牺牲阳极固定设置在阶梯状基座上且与测试电极、共用电极均间隔设置；主牺牲阳极外包覆有石墨层。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，主牺牲阳极由锌、镁、铝、锌合金、镁合金、铝合金中的一种制成。
第二方面，本实用新型实施例还提供一种塔杆，包括钢结构、塔杆基础和至少一个第一方面及其各可能的实施方式提供的塔杆阴极保护装置。
本实用新型实施例带来了以下有益效果：
本实施例提供的塔杆阴极保护装置和塔杆，包括固定在阶梯状基座上的多个测试电极，上述测试电极的材料为钢结构使用的材料，通过上述测试电极来监视腐蚀发生的深度和程度，可以准确监测塔杆钢结构发生腐蚀的情况，从而根据上述腐蚀程度来控制施加合适的保护，提高了塔杆钢结构的保护效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的塔杆阴极保护装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的采集器的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的采集器的俯视图；
图4为本实用新型实施例提供的采集器的侧视图。
图标：
11-采集器；12-测试牺牲阳极；13-主牺牲阳极；14-电位测试仪；15-控制器；111-阶梯状基座；112-测试电极；113-共用电极；114-环氧树脂。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。
目前的塔杆阴极保护系统不能准确监测塔杆钢结构的腐蚀情况，无法及时提供合适的阴极保护，基于此，本实用新型实施例提供了一种塔杆阴极保护装置和塔杆，可以准确监视塔杆钢结构的腐蚀情况，及时开启阴极保护，提高塔杆钢结构的保护效果。
实施例1
本实用新型实施例1提供了一种塔杆阴极保护装置，该塔杆阴极保护装置应用于输电线路的塔杆基础的钢结构。参见图1所示的塔杆阴极保护装置的结构示意图，包括：壳体，置于壳体外的采集器11、测试牺牲阳极12和主牺牲阳极13，置于壳体内的电位测试仪14、控制器15和电源(在图中未示出)。其中采集器11分别与电位测试仪14和控制器15连接，测试牺牲阳极12和主牺牲阳极13均与控制器15连接，电位测试仪14与控制器15连接。
其中，电源分别与控制器15和电位测试仪14连接，用于向控制器15和电位测试仪14供电。上述电源可以是蓄电池或者市电电源，上述蓄电池优选通过太阳能板或者连接输电线路进行充电。
参见图2所示的采集器的结构示意图，采集器11包括阶梯状基座111、多个测试电极112和一个共用电极113；多个测试电极112分别固定设置在阶梯状基座111的阶梯的上端面；共用电极113跨越阶梯与测试电极112相对设置且与每个测试电极112的间距均相等。图1中以阶梯状基座111具有4个阶梯为例进行说明，实际可以根据需要选择阶梯的数量、每个阶梯之间的垂直距离和阶梯上是否放置测试电极。
测试电极112可以是板状或者棒状，共用电极113优选为规则的板状，且与多个测试电极112相对设置，优选地共用电极113的面积远大于测试电极112的面积，如此可以更加符合实际情况，测试电位更加敏感。
为了方便测试共用电极与测试电极之间的电位，共用电极与测试电极均设置有输出引线，用于与电位测试仪相连。输出引线均在工程塑料内部，且在电极与输出引线连接处有环氧树脂保护，保证了接头等容易损坏处的可靠性和耐久性。
由于共用电极与测试电极都是固定在阶梯状基座上的，需要确保共用电极与测试电极之间绝缘，在实际使用时混凝土会进入共用电极与测试电极的间隙，在测试电极发生腐蚀后，共用电极与测试电极之间的电位差相对于测试电极处于钝态时的电位差发生突然增加，从而可以通过电位差准确反映测试电极的腐蚀情况。
为了保持腐蚀性质的一致性，测试电极的材料使用与钢结构相同的材料，即与要保护的塔杆的钢结构使用相同的材料。而共用电极作为比较电位差的基准，应该保证不随时间发生变化，因此共用电极的材料优选为石墨、不锈钢或者钛合金中的一种，上述材料不容易受到腐蚀。
上述保护装置还包括电位测试仪，该电位测试仪用于测试测试电极与共用电极之间的电位差并发送至控制器；控制器用于控制测试电极与测试牺牲阳极是否连通、钢结构与主牺牲阳极是否连通。在本实施例中电位测试仪需要测试多组测试电极与共用电极之间的电位差，在电位差突然增大的时候证明该测试电极发生了腐蚀，即外部腐蚀已经到达了该测试电极处，此时控制器导通该测试电极与测试牺牲阳极，从而对该测试电极进行阴极保护，防止由于该测试电极的腐蚀产物膨胀造成混凝土破坏，避免了保护装置本身对塔杆基础的不利影响。在处于阶梯状基座最下一层台阶上的测试电极发生腐蚀时，控制器不但导通该测试电极与测试牺牲阳极，还导通塔杆的钢结构与主牺牲阳极。
优选地，上述控制器为继电器，该继电器用于分别连接测试电极的输出引线、测试牺牲阳极和主牺牲阳极，在电位差大于腐蚀开始电位差阈值时，导通对应于电位差的测试电极与测试牺牲阳极，或者导通钢结构与主牺牲阳极。
考虑到保护效果，在上述牺牲阳极的基础上还增加了外加电流的保护方式，在上述保护装置中还包括恒电位仪，该恒电位仪的输出阴极端和零位接阴端用于连接钢结构，恒电位仪的输出阳极端用于连接主牺牲阳极；恒电位仪的参比电极端用于连接共用电极。此时共用电极的作用相当于参比电极。
通过电位测试仪测量钢结构的电位，并向恒电位仪传递信号，以便调节保护电流的大小，使钢结构的电位处于保护范围，在采用阴极保护时使金属的腐蚀速度降到允许程度所需要的电流密度值，称为最小保护电流密度，最小保护电流密度是与最小保护电位相对应的，要使金属达到最小保护电位，其电流密度不能小于该值，否则金属就达不到满意的保护。然而保护电位也不能太高，否则会导致阳极击穿屏蔽层而发生阳极短路。无论采用何种参比电极，对于钢结构电化学保护法来说，只要使钢铁的电位向自然腐蚀电位反方向推移200～300mV，便达到保护电位范围，实现钢结构的防腐蚀保护。
以下详细介绍采集器11的结构，参见图3所示的采集器11的俯视图，其中阶梯状基座111的每个阶梯的上端面均设置有测试电极112，共用电极113跨越每个阶梯与测试电极112相对设置且与每个测试电极112的间距均相等。为了将测试电极固定到阶梯状基座上，可以在阶梯的上端面开固定槽，将测试电极固定于固定槽内；固定槽底部开有供测试电极的输出引线通过的通孔。同理，共用电极也可以通过固定槽的方式固定到阶梯状基座上。
在图3中还示出了测试牺牲阳极12，该测试牺牲阳极12固定设置在阶梯状基座111上且与测试电极112、共用电极113均间隔设置，在图3中测试牺牲阳极12与共用电极113分别设置在测试电极112的两侧。测试牺牲阳极是为了保护测试电极而单独设置的，而不是使用主牺牲阳极对测试电极进行保护。
参见图4所示的采集器11的侧视图，在测试电极112和共用电极113之间灌注有环氧树脂114以保证绝缘；优选地测试电极112和共用电极113的间距为2-10mm，两者之间较小的距离使电流回路中的混凝土电阻较小，对测试结果的影响也较小。
优选地，主牺牲阳极由锌、镁、铝、锌合金、镁合金、铝合金中的一种制成；为了保护主牺牲阳极，可以在主牺牲阳极外包覆石墨层。
出于方便固定的考虑，阶梯状基座111还包括至少一个固定杆或固定孔，固定杆或固定孔用于将阶梯状基座固定于钢结构上；阶梯状基座、固定杆至少之一由绝缘材料制成，例如工程塑料等。
在塔杆基础进行混凝土浇筑前，将本实施例提供的阴极保护装置预先固定到钢结构的测试点，阶梯状基座的底面平行于钢结构，其阶梯朝向混凝土的外侧，由于腐蚀是由外而内逐渐发生的，阶梯状基座上的测试电极即可监测腐蚀发生的深度。优选地最外侧(最高)阶梯上的测试电极的工作端面距离混凝土表面不大于5mm，最内侧(最低)阶梯上的测试电极的工作端面正好与钢结构的表面齐平。
通过电位测试仪监视各个测试电极是否开始腐蚀，可以得知腐蚀发生的深度，从而得到混凝土整体的腐蚀程度，以采取合适的保护措施。当测试电极开始腐蚀时，控制器导通该测试电极与测试牺牲阳极，从而避免测试电极继续腐蚀导致的不良影响。当通过电位测试仪发现最内侧的测试电极与共用电极之间的电位差突然增加时，即说明钢结构也开始发生腐蚀。此时，控制器不但导通该测试电极与测试牺牲阳极，还导通塔杆的钢结构与主牺牲阳极，开始对钢结构的保护。
在控制器中预先存储了腐蚀开始电位差阈值，该阈值为钢结构发生腐蚀时的电位差的经验值，在电位差大于该值时表明开始腐蚀。当电位差大于上述阈值时，控制器控制测试电极与测试牺牲阳极连通；并且当最内侧的测试电极与共用电极之间的电位差大于阈值时，控制器还控制钢结构与主牺牲阳极连通。
本实施例提供的塔杆阴极保护装置，包括固定在阶梯状基座上的多个测试电极，上述测试电极的材料为钢结构使用的材料，通过上述测试电极来监视腐蚀发生的深度和程度，可以准确监测塔杆钢结构发生腐蚀的情况，从而根据上述腐蚀程度来控制施加合适的保护，包括导通测试牺牲阳极、主牺牲阳极和施加保护电流，提高了塔杆钢结构的保护效果。
实施例2
本实用新型实施例2提供了一种塔杆，包括钢结构、塔杆基础和至少一个如实施例1中提供的塔杆阴极保护装置。
由于不同位置塔杆基础的混凝土厚度不同，且埋入地下不同深度处的混凝土受到的土壤、水和离子等物质的影响也不相同，为了保证准确监视腐蚀的发生情况，可以在塔杆多个位置选择测试点安装塔杆阴极保护装置，优选在不同埋入深度及方向均匀安装。
本实施例提供的塔杆包括塔杆阴极保护装置，该装置包括固定在阶梯状基座上的多个测试电极，上述测试电极的材料为钢结构使用的材料，通过上述测试电极来监视腐蚀发生的深度和程度，可以准确监测塔杆钢结构发生腐蚀的情况，从而根据上述腐蚀程度来控制施加合适的保护，包括导通测试牺牲阳极、主牺牲阳极和施加保护电流，提高了塔杆钢结构的保护效果。
本实用新型实施例提供的塔杆，与上述实施例提供的塔杆阴极保护装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种塔杆阴极保护装置，其特征在于，应用于输电线路的塔杆基础的钢结构，包括：壳体，置于所述壳体外的采集器、测试牺牲阳极和主牺牲阳极，置于所述壳体内的电位测试仪、控制器和电源；所述电源用于向所述控制器和所述电位测试仪供电；
所述采集器包括阶梯状基座、多个测试电极和一个共用电极；多个所述测试电极分别固定设置在所述阶梯状基座的阶梯的上端面；所述共用电极跨越所述阶梯与所述测试电极相对设置且与每个所述测试电极的间距均相等；所述共用电极与所述测试电极均设置有输出引线，用于与所述电位测试仪相连；
所述共用电极与所述测试电极之间绝缘；所述测试电极的材料为所述钢结构使用的材料，所述共用电极的材料为石墨、不锈钢或者钛合金中的一种；
所述电位测试仪用于测试所述测试电极与所述共用电极之间的电位差并将所述电位差发送至所述控制器；所述控制器用于控制所述测试电极与所述测试牺牲阳极是否连通、所述钢结构与所述主牺牲阳极是否连通。
2.根据权利要求1所述的塔杆阴极保护装置，其特征在于，所述控制器为继电器，所述继电器用于分别连接所述测试电极的输出引线、所述测试牺牲阳极和所述主牺牲阳极，在所述电位差大于腐蚀开始电位差阈值时，导通对应于所述电位差的测试电极与所述测试牺牲阳极，或者导通所述钢结构与所述主牺牲阳极。
3.根据权利要求1所述的塔杆阴极保护装置，其特征在于，还包括恒电位仪，所述恒电位仪的输出阴极端和零位接阴端用于连接所述钢结构，所述恒电位仪的输出阳极端用于连接所述主牺牲阳极；所述恒电位仪的参比电极端用于连接所述共用电极。
4.根据权利要求1所述的塔杆阴极保护装置，其特征在于，
所述阶梯状基座还包括至少一个固定杆或固定孔，所述固定杆或所述固定孔用于将所述阶梯状基座固定于所述钢结构上；所述阶梯状基座、所述固定杆至少之一由绝缘材料制成。
5.根据权利要求1所述的塔杆阴极保护装置，其特征在于，所述阶梯状基座的阶梯的上端面开有固定槽，所述测试电极固定于所述固定槽内；所述固定槽底部开有供所述测试电极的输出引线通过的通孔。
6.根据权利要求1所述的塔杆阴极保护装置，其特征在于，在所述测试电极和所述共用电极之间灌注有环氧树脂以保证绝缘。
7.根据权利要求1所述的塔杆阴极保护装置，其特征在于，所述测试电极和所述共用电极的间距为2-10mm。
8.根据权利要求1所述的塔杆阴极保护装置，其特征在于，所述测试牺牲阳极固定设置在所述阶梯状基座上且与所述测试电极、所述共用电极均间隔设置；所述主牺牲阳极外包覆有石墨层。
9.根据权利要求1所述的塔杆阴极保护装置，其特征在于，所述主牺牲阳极由锌、镁、铝、锌合金、镁合金、铝合金中的一种制成。
10.一种塔杆，其特征在于，包括钢结构、塔杆基础和至少一个权利要求1-9中任一项所述的塔杆阴极保护装置。
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Cited By (1)
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