CN2732759Y - 一种电化学接地体 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及接地体防腐降阻技术，具体为一种电化学接地体，具有与引下线(1)连接的接地体(2)，还设有与接地体(2)相连的镁合金带状阳极(3)，接地体(2)和镁合金带状阳极(3)同槽埋设，接地体(2)和镁合金带状阳极(3)周围埋设有降阻剂(4)。本实用新型电化学接地体是集传统的接地方式、降阻剂技术、阴极保护原理于一体的新型接地体，具有低阻值、长效性、无腐蚀等显著特点。本实用新型电化学接地体施工方便，传统接地材料、降阻剂和电负性活泼的合金组元三位一体同沟敷设，与传统的接地方式的施工基本相同，可适应工程需要。

Description

一种电化学接地体

技术领域

本实用新型涉及接地体防腐降阻技术，具体为一种电化学接地体。

背景技术

接地装置是电压保护装置及建筑物安全的重要组成部分，目前电力输送塔或高层建筑物的接地体采用金属材料，因长年埋于地下，这类材质大多不经防腐处理，就是经防腐处理的接地装置，也不能从根本上阻止其锈蚀过程或只能在一定程度减缓腐蚀作用，特别是埋入地下部分的腐蚀程度很难判断，经数年后需用挖出来接地体检查的方法来完成，这样工作量特大，也不方便。

架空线路杆塔分布在复杂的地质、地理条件下，有的座落在崇山峻岭的山顶和山坡、山沟，有的座落在平原、沼泽，有的位于干旱少雨的地区，有的位于地下水丰富的地区，因而接地装置中存在的问题与表现形式也不尽相同，但归结起来，主要有以下三个主要问题：

首先是接地电阻超过了规程规定的指标(超标)；其次是接地电阻的阻值不够稳定，有时竣工时是合格的，但运行一定周期后，接地电阻增大，出现了超标现象；还有就是接地体的腐蚀问题。前两个问题多发生在山区，特别是位于岩石、风化岩、砾石等地质条件的山顶和山坡上的那些接地装置；后一个问题是普遍存在的，只是在干旱少雨的地区和存水性很差的山顶、山坡腐蚀问题不那么严重，但肯定也有，而在盐碱地、沼泽地，如辽河平原，接地体的腐蚀问题很突出。

超标和接地电阻的不稳定主要是由于接地体所处环境的电阻率较高和腐蚀产物造成的。杆塔水平接地装置的工频接地电阻依下式计算：

$R_{\mathrm{gi}}=\frac{\mathrm{\ρ}}{2\mathrm{\πL}}(\ln \frac{L^2}{{\mathrm{hd}}_1}+B)---\left(1\right)$

R_gj：工频接地电阻，Ω；     ρ：土壤电阻率，Ω·m；

L：水平接地体的长度，m；      h：水平接地体的埋深，m；

d1：水平接地体的直径，m；     B：形状系数，四角放射时B＝1.76

由上式可见，当接地体的长度、直径、埋深和敷设形状一定时，接地电阻完全由接地体所处环境的电阻率决定，土壤电阻率越高，接地电阻越大，土壤电阻率变化、波动、接地电阻随之发生改变，即不稳定。

而且，由于腐蚀产物的生成，增大了接地体与土壤之间的过渡电阻，促使接地电阻升高、不稳定。

在盐碱、沼泽地，由于土壤电阻率较低，接地电阻的超标问题通常不是主要矛盾，而腐蚀问题不容忽视。腐蚀生成的产物不仅增大过渡电阻，而且腐蚀过程的不断进行会使接地体的尺寸(直径)不断变小、引下线的截面积不断变小，不能满足短路电流的热稳定，甚至发生腐蚀断开，造成杆塔丧失接地的安全隐患。

接地体腐蚀过程的发生与发展，通常是由于氧的去极化、硫酸盐还原菌、供氧差异腐蚀电池的作用，有时还会有杂散电流的作用。

综上所述，除了施工不规范及接地体被盗损等人为因素之外，架空输电线路杆塔接地装置中存在的主要问题是阻值超标、阻值不稳定和接地体的腐蚀；产生这三个问题的主要原因在于接地体所处环境的电阻率较高和电化学腐蚀过程的不断进行。

杆塔接地中存在的问题影响了架空输电线路的安全运行，引起了人们的重视，寻求各种解决办法。

传统的接地方式是使用多年、而且目前仍广为采用的一种方式；尽管在使用中发现了一些问题、影响了防雷接地的效果，但它的总体效果、以及造价较低、施工较方便等优点还是比较显著的。铜包钢、锌包钢等方案对于解决接地体的腐蚀问题虽然有效，但其造价较高，在一定程度上影响了它们的推广使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电化学接地体，它可延长使用寿命，防腐降阻效果好，且经久耐用。

本实用新型的技术方案是：

一种电化学接地体，包括与引下线连接的接地体、与接地体相连的镁合金带状阳极，接地体和镁合金带状阳极同槽埋设。

所述接地体和镁合金带状阳极周围埋设有降阻剂。

所述镁合金带状阳极中心设有钢芯，通过镁合金带状阳极的两端钢芯与接地体圆钢(Ф10mm)焊接。

所述镁合金带状阳极缠绕于接地体，两端通过钢芯与接地体焊接。

所述镁合金带状阳极绑缚于接地体上。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型电化学接地体是集传统的接地方式、降阻剂技术、阴极保护原理于一体的新型接地体，具有低阻值、长效性、无腐蚀等显著特点。

2.本实用新型电化学接地体施工方便，传统接地材料、降阻剂和电负性活泼的合金组元三位一体同沟敷设，与传统的接地方式的施工基本相同，可适应工程需要。

3.本实用新型电化学接地体的一次性造价虽然较高，但使用寿命长、降阻效果明显、稳定，综合的性能价格比高。

4.本实用新型电化学接地体可适用于各种地质条件下的防雷接地，具有推广价值，为在用杆塔接地体的建设改造提供了切实可行的、新的技术方案。

附图说明

图1为本实用新型电化学接地体装置埋设示意图。

图2为本实用新型电化学接地体正面示意图。

图3为本实用新型电化学装置平面示意图。

图4为本实用新型接地引下线连接示意图。

图5为本实用新型镁合金带状阳极结构示意图。

具体实施方式

如图1～5所示，一种电化学接地体，包括与引下线1连接的接地体2、与接地体2相连的镁合金带状阳极3，接地体2和镁合金带状阳极3同槽埋设，接地体2和镁合金带状阳极3周围埋设有降阻剂4，镁合金带状阳极3中心设有钢芯7，通过镁合金带状阳极3的两端钢芯7与接地体2圆钢(Ф10mm)焊接。本实用新型镁合金带状阳极可以缠绕于接地体，两端通过钢芯与接地体焊接，也可以将镁合金带状阳极绑缚于接地体上。

如图2所示，引下线1两端分别与杆塔5和接地体2相连，杆塔5下设四个塔脚6。如图3所示，四个放射状排布的接地体2上布置有镁合金带状阳极3，四个塔脚6周围的接地体2上布置有镁合金带状阳极3。如图4所示引下线1与杆塔5连接方式，螺栓14穿过孔13，将铁塔主角钢11、镀锌扁钢12、镀锌垫圈15相连，镀锌扁钢12通过双面焊缝16与引下线1进行双面焊接。

地槽8开挖符合要求后，先在槽底铺入所需总量一半的降阻剂4，然后铺设焊接好的圆钢接地体2和镁合金带状阳极3，再在其上面铺用水拌和均匀的另一半降阻剂4，施工过程中降阻剂4内不得混入泥土、沙石或杂物，最后在上面仔细地回填就地筛出或专门准备的细土并轻轻夯实，然后回填粗土、原土。施工完成后应测量接地电阻，若接地电阻未满足要求，可适当延长接地体的长度并相应增加降阻剂用量。

电化学接地体施工完毕后，分别与四个塔脚6相连，发挥防雷接地作用。

在测量电化学接地体时，将其与四个塔脚6全部断开，测量电化学接地体本身的接地电阻，考察其阻值和稳定性。还要进行电化学接地体中圆钢的保护电位测量，判断长期处于潮湿、“极强”腐蚀环境中的圆钢是否受到了有效保护；判断的依据是国内外通用的最小保护电位准则，这一准则规定：当被保护对象的保护电位达到-0.85V或更负时(相对于Cu/CuSO₄参比电极)，即达到了有效的保护，腐蚀速度可忽略不计。

施工完毕后，对电化学接地体进行定期测量，采用了电化学接地体之后，接地电阻均达到了规程规定的指标，解决了原来的传统接地体存在的接地电阻阻值超标问题。

由测得的保护电位可以看出，电化学接地体中的传统圆钢都达到了比最小保护电位更负的值。这表明，虽然没有对传统圆钢做其它的防腐处理(如镀、浸锌、铝)，传统圆钢在“极强”的腐蚀环境中不会发生腐蚀，也不会因此而生成腐蚀产物、导致过渡电阻增大，达到预期的具有稳定阻值的使用寿命是有把握的。

传统的接地方式所用材料为普通碳钢材料，来源广泛，价格便宜，如能对它们存在的问题加以妥善解决，用它们做防雷接地的主体材料还是很合适的；其次，它已使用多年，并建立了相应的标准和规程，有标准和规程可依；还有，传统的接地方式仍是杆塔防雷接地的主要方式，总体上是有效的、可行的，不能因其在某些情况下确实存在上述的三个问题，曾经给线路的安全运行产生过影响而全盘否定它。

本实用新型电化学接地体由以下三部分构成：

(1)传统的接地材料，如圆钢、角钢、扁钢、钢管等，它们的埋深与规程的规定一致。它们是导泄雷电荷和接地的主体，是雷电流入地的主要通道(也是“电化学接地体”中“电”字的含意)。调整传统接地体的用量(长度)、布设方式等，可以改变接地电阻。

(2)降阻剂按以下配方，其组分及重量百分含量为：

SiO₂ 32.0～39.0％；CaSO₄ 25.2～7.0％；MgSO₄ 20.0～35.0％；Al₂O₃ 7.1～8.7％；Mg(OH)₂ 8.0～3.4％；Na₂SO₄ 4.2～2.0％；MgO 1.5～1.8％；CaO 1.0～1.7％；Fe₂O₃0.7～0.8％；K₂O 0.1～0.2％；Na₂O 0.1～0.2％；TiO₂ 0.1～0.2％。

本实施例降阻剂的组分及重量百分含量为：SiO₂ 32.0％；CaSO₄ 25.2％；MgSO₄20.0％；Al₂O₃ 7.1％；Mg(OH)₂ 8.0％；Na₂SO₄ 4.2％；MgO 1.5％；CaO 1.0％；Fe₂O₃ 0.7％；K₂O 0.1％；Na₂O 0.1％；TiO₂ 0.1％。

将各组分粉末均匀混合后，得混合物，作为降阻剂直接施工，通过地下潮湿水气使各组分相互作用，达到降阻的目的；或者，按质量比混合物∶水＝1∶(2.5～4.5)加水搅拌均匀后作为降阻剂再施工。

(3)电负性活泼的合金组元。长期潮湿、极低电阻率的局部环境对于降阻及稳定性是有利的，同时对于传统接地材料的腐蚀过程的进行也是有利的。作为电化学接地体组成之一的电负性活泼的合金组元，它的作用不在于降阻(尽管它增大了传统接地体的面积，也有些降阻作用，)而主要是在于防止传统接地材料在“极强”的腐蚀环境中的腐蚀、防止腐蚀产物生成、过渡电阻增大，确保接地电阻的长期稳定合格。

电负性活泼的合金组元对传统接地材料能够起到充分防腐作用的原理在于电化学保护中阴极保护(也是“电化学接地体”中“电化学”的含意)。

Claims (5)

1、一种电化学接地体，具有与引下线(1)连接的接地体(2)，其特征在于：还设有与接地体(2)相连的镁合金带状阳极(3)，接地体(2)和镁合金带状阳极(3)同槽埋设。

2、按照权利要求1所述电化学接地体，其特征在于：所述接地体(2)和镁合金带状阳极(3)周围埋设有降阻剂(4)。

3、按照权利要求1所述电化学接地体，其特征在于：所述镁合金带状阳极(3)中心设有钢芯(7)，通过镁合金带状阳极(3)的两端钢芯(7)与接地体(2)焊接。

4、按照权利要求1所述电化学接地体，其特征在于：所述镁合金带状阳极(3)缠绕于接地体(2)，两端通过钢芯(7)与接地体(2)焊接。

5、按照权利要求1所述电化学接地体，其特征在于：所述镁合金带状阳极(3)绑缚于接地体(2)上。

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