[發明專利]一種基于數值算法的免維護耐腐蝕接地裝置設計方法

在審

• 申請號: 202011162534.6
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112417716A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 張國鋒;務孔永;呂坤陽;胡松江;鄭偉;李建鑫;張明磊;陳曉朋;呂金勇;周媛;邢遠;李付磊;朱淵博
• 申請（專利權）人: 河南四達電力設備股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/25;G06N3/00;G06F30/17;G06F111/10
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 陳月婷

本發明提供一種基于數值算法的免維護耐腐蝕接地裝置設計方法，包括以下步驟：S001：獲取土壤理化參數；S002：獲取接地引線材料及尺寸參數；S003：獲取犧牲陽極參數；S004：測試接地材料及陽極材料在模擬土壤環境中的極化曲線，并求出有限元法計算中用到的開路電位，交換電流密度以及陰陽極的傳遞系數；S005：采用有限元法對接地裝置電位分布進行計算；S006：確定陰極保護基準電位；S007：通過粒子群算法求得陽極配置優化圖；S008：確定好數量和位置后，再對陰極系統保護電位進行有限元計算，得到新的電位分布曲線；S009：對比新電位分布曲線與之前的電位分布曲線，判斷方案是否可行。

技術領域

本發明屬于到接地裝置的腐蝕評測及防護領域，具體涉及一種基于數值算法的免維護耐腐蝕接地裝置設計方法。

背景技術

接地裝置基本性能受環境的影響很不穩定，其接地材料容易受到腐蝕作用的影響，導致地網接地電阻值不斷升高，引發各類電流故障問題。當前大多數接地導體都是選用質量較優、導電性能較好的材料制作。由于土壤組成結構較復雜，含有較多腐蝕性成分，會導致接地導體產生腐蝕問題。因此，要想保證接地系統保持穩定的接地電阻及較強的耐腐蝕力，就要做好接地網材料的防腐蝕工作。陰極保護優化設計的目的就是為了使所有接地裝置表面電位均達到保護電位要求。基于傳統方法設計外加電流陰極保護的關鍵在于選取保護電流密度和計算引線縱向電阻，而對于陽極的設計并沒有明確的計算公式，通常都是依據經驗設計輔助陽極的安裝位置，在方案設計過程中不能預測接地引線電位的分布狀況，而且系統安裝完成之后需要進行大量調試甚至可能需要重新進行陽極敷設。

發明內容

本發明提供了一種基于數值算法的免維護耐腐蝕接地裝置設計方法，用于克服上述問題或者至少部分地解決或緩解上述問題。

為此，本發明提供一種基于數值算法的免維護耐腐蝕接地裝置設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

S001：獲取土壤理化參數；

S002：獲取接地引線材料及尺寸參數；

S003：獲取犧牲陽極參數；

S004：測試接地材料及陽極材料在模擬土壤環境中的極化曲線，并求出有限元法計算中用到的開路電位，交換電流密度以及陰陽極的傳遞系數；

S005：采用有限元法對接地裝置電位分布進行計算；

S006：確定陰極保護基準電位；

S007：通過粒子群算法求得陽極配置優化圖；

S008：確定好數量和位置后，再對陰極系統保護電位進行有限元計算，得到新的電位分布曲線；

S009：對比新電位分布曲線與之前的電位分布曲線，判斷方案是否可行。

在步驟S005中，采用有限元法對接地裝置電位分布進行計算

其中：φ為電極電勢，ρ為土壤電阻率，Q為電荷密度。

在步驟S005中，設置邊界條件，采用第三類邊界條件

其中：φ為電極電勢，ρ為土壤電阻率，f(φ)為極化曲線，n為外法線方向。

在步驟S006中，使得接地裝置的溶解電流為零，也就是材料在電介質溶液(土壤)中開始得到保護的平衡電位被稱為最小保護電位；而使得陰極發生析氫反應的電位稱之為析氫電位，在陰極保護中將其定義為最大保護電位。

在步驟S007中，確定理論公式，設置優化模型的目標函數