[發(fā)明專利]直流接地極的腐蝕試驗(yàn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011005927.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112179835A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程繩;董曉虎;姚其新;侯新文;金哲;辛巍;范楊;吳軍;時(shí)偉君;姚京松;張楚謙;張鼎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司檢修公司;國(guó)家電網(wǎng)有限公司;湖北省超能電力有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N17/00
• 分類(lèi)號(hào): G01N17/00
• 代理公司: 武漢華強(qiáng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42237
• 代理人: 康晨

本發(fā)明公開(kāi)了直流接地極的腐蝕試驗(yàn)裝置，涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，它包括底板，所述底板上端固定連接有兩個(gè)豎板，兩個(gè)所述豎板相對(duì)的側(cè)壁共同固定連接有第一放置板與第二放置板，所述底板上設(shè)有用于腐蝕試驗(yàn)的第一試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，所述第一試驗(yàn)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置底板上端的三個(gè)第一土壤盒，三個(gè)所述第一土壤盒上均設(shè)有密封蓋，三個(gè)所述密封蓋與第一土壤盒螺紋連接，三個(gè)所述第一土壤盒內(nèi)底部均設(shè)有銅板。本發(fā)明提出了一種新的腐蝕量測(cè)試方法，方便相關(guān)研究人員隨時(shí)掌握接地極腐蝕數(shù)據(jù)，研究接地極防腐措施的對(duì)比效果，對(duì)直流接地極的設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行均具有較高的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及直流接地極的腐蝕試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

由于直流輸電與交流輸電相比，具有輸送容量大、功率的大小和方向易于快速控制、節(jié)約線路走廊、不增加短路容量、可阻尼低頻振蕩等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)我國(guó)直流輸電發(fā)展迅速，目前已有多項(xiàng)高壓直流輸電工程在運(yùn)，并仍有多項(xiàng)在建。直流接地極是直流輸電系統(tǒng)的重要組成部分，在直流輸電系統(tǒng)單極大地回線運(yùn)行時(shí)，全部工作電流經(jīng)接地極通過(guò)大地回流，這充分利用了大地是良導(dǎo)體的特性，可以減小能量損失。然而，電流從接地極流出，由于土壤的電阻作用，地中會(huì)形成一定梯度的地電場(chǎng)，場(chǎng)中的金屬結(jié)構(gòu)-接地極就會(huì)受到電場(chǎng)影響而發(fā)生電化學(xué)腐蝕。由于接地極材料一般為金屬材料，是電子導(dǎo)體，而土壤是多種鹽組成的離子導(dǎo)體，當(dāng)電能在電子導(dǎo)體與離子導(dǎo)體之間轉(zhuǎn)換時(shí)，兩相界面必然會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)電量的轉(zhuǎn)移，因此無(wú)論是單極-大地運(yùn)行時(shí)的工作電流，還是雙極運(yùn)行時(shí)的不平衡電流，電流流出的一極都將作為陽(yáng)極發(fā)生電化學(xué)腐蝕。這種腐蝕會(huì)加速接地極金屬材料的破壞，大大縮短接地極金屬材料的使用壽命，是接地極的性能劣化的主要原因之一，嚴(yán)重威脅接地系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

接地極埋設(shè)于土壤中，可能發(fā)生化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕。土壤中還含有大量的土壤微生物，土壤微生物的生命活動(dòng)會(huì)對(duì)金屬產(chǎn)生一定的腐蝕作用，并且微生物的新陳代謝產(chǎn)物也會(huì)對(duì)接地極材料產(chǎn)生腐蝕。土壤作為一種腐蝕介質(zhì)，與大氣、海水等腐蝕介質(zhì)不同，土壤含有固體骨架，因此具有相對(duì)固定性。土壤腐蝕性受眾多因素影響，如溫度、含水量、孔隙度、電導(dǎo)率、含氧量、pH值、含鹽量、微生物、甚至雜散電流等。而且各因素之間也相互影響，使得土壤腐蝕變得非常復(fù)雜。

接地材料土壤腐蝕性的研究方法通常分為三類(lèi)，分別是埋片失重法，電化學(xué)測(cè)試法和理化性質(zhì)評(píng)價(jià)法。

目前判斷土壤對(duì)金屬腐蝕特性的實(shí)驗(yàn)方法最經(jīng)典的是失重法與最大孔蝕深度法，即在需要評(píng)價(jià)的土壤中埋設(shè)鋼鐵材料試樣，測(cè)出該試樣的腐蝕失重和最大孔蝕深度。一般情況下是在變電站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)試片計(jì)算失重腐蝕速度的方式來(lái)評(píng)價(jià)土壤腐蝕性和研究實(shí)際腐蝕狀態(tài)和過(guò)程，所測(cè)數(shù)據(jù)符合實(shí)際且較為準(zhǔn)確，現(xiàn)在仍然采用。該方法能最直接、客觀和比較準(zhǔn)確地反映土壤的腐蝕性，因而被廣泛運(yùn)用，但實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，工作量大，不利于研究的開(kāi)展，并且受變電站地域、季節(jié)天氣的影響較大，對(duì)土壤腐蝕性的研究有較大的影響，也不能獲得腐蝕過(guò)程參數(shù)和本質(zhì)，實(shí)際應(yīng)用不便。

接地材料的土壤腐蝕本質(zhì)上屬于電化學(xué)腐蝕，所以，部分研究者采用電化學(xué)測(cè)試法對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，這主要是依靠電化學(xué)儀器進(jìn)行，唐紅雁等人通過(guò)極化曲線對(duì)碳鋼材料在土壤中的腐蝕行為進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，土壤含水率、土壤含鹽量和土壤含氣率是三個(gè)主要影響碳鋼腐蝕的因素，雖然接地材料在土壤中的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，但因土壤介質(zhì)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的體系，材料在其中的腐蝕情況遠(yuǎn)比在其他水溶液等體系中復(fù)雜的多，因此該方法實(shí)施起來(lái)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到效果。

通過(guò)土壤的理化性能指標(biāo)對(duì)接地土壤腐蝕性進(jìn)行快速評(píng)價(jià)，近年來(lái)，這種方法在國(guó)內(nèi)外得到土壤腐蝕工作者的青睞，從對(duì)單項(xiàng)指標(biāo)的深入研究，比如從土壤電阻率和土壤含水率等對(duì)土壤腐蝕性進(jìn)行評(píng)價(jià)，到國(guó)外的多項(xiàng)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)，例如德國(guó)的Baeckman標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)的ANSI A21.5標(biāo)準(zhǔn)等，再到引入相關(guān)的數(shù)學(xué)理論(如主分量分析法、熵權(quán)法、灰關(guān)聯(lián)分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等)進(jìn)行評(píng)價(jià)，力求得到一種實(shí)際應(yīng)用價(jià)值大、土壤腐蝕性分級(jí)準(zhǔn)確度高的綜合分級(jí)技術(shù)。但是，截止到目前為止，針對(duì)接地土壤腐蝕性評(píng)價(jià)研究而言，世界各國(guó)還未有統(tǒng)一、有效的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。