專利名稱：一種電化學(xué)接地體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及接地體防腐降阻技術(shù)，具體為一種電化學(xué)接地體。
背景技術(shù)：
接地裝置是電壓保護(hù)裝置及建筑物安全的重要組成部分，目前電力輸送塔或高層建筑物的接地體采用金屬材料，因長年埋于地下，這類材質(zhì)大多不經(jīng)防腐處理，就是經(jīng)防腐處理的接地裝置，也不能從根本上阻止其銹蝕過程或只能在一定程度減緩腐蝕作用，特別是埋入地下部分的腐蝕程度很難判斷，經(jīng)數(shù)年后需用挖出來接地體檢查的方法來完成，這樣工作量特大，也不方便。
架空線路桿塔分布在復(fù)雜的地質(zhì)、地理?xiàng)l件下，有的座落在崇山峻嶺的山頂和山坡、山溝，有的座落在平原、沼澤，有的位于干旱少雨的地區(qū)，有的位于地下水豐富的地區(qū)，因而接地裝置中存在的問題與表現(xiàn)形式也不盡相同，但歸結(jié)起來，主要有以下三個(gè)主要問題首先是接地電阻超過了規(guī)程規(guī)定的指標(biāo)(超標(biāo))；其次是接地電阻的阻值不夠穩(wěn)定，有時(shí)竣工時(shí)是合格的，但運(yùn)行一定周期后，接地電阻增大，出現(xiàn)了超標(biāo)現(xiàn)象；還有就是接地體的腐蝕問題。前兩個(gè)問題多發(fā)生在山區(qū)，特別是位于巖石、風(fēng)化巖、礫石等地質(zhì)條件的山頂和山坡上的那些接地裝置；后一個(gè)問題是普遍存在的，只是在干旱少雨的地區(qū)和存水性很差的山頂、山坡腐蝕問題不那么嚴(yán)重，但肯定也有，而在鹽堿地、沼澤地，如遼河平原，接地體的腐蝕問題很突出。
超標(biāo)和接地電阻的不穩(wěn)定主要是由于接地體所處環(huán)境的電阻率較高和腐蝕產(chǎn)物造成的。桿塔水平接地裝置的工頻接地電阻依下式計(jì)算Rgj=ρ2πL(lnL2hd1+B)---(1)]]>Rgj工頻接地電阻，Ω； ρ土壤電阻率，Ω·m；L水平接地體的長度，m； h水平接地體的埋深，m；d1水平接地體的直徑，m； B形狀系數(shù)，四角放射時(shí)B＝1.76由上式可見，當(dāng)接地體的長度、直徑、埋深和敷設(shè)形狀一定時(shí)，接地電阻完全由接地體所處環(huán)境的電阻率決定，土壤電阻率越高，接地電阻越大，土壤電阻率變化、波動(dòng)、接地電阻隨之發(fā)生改變，即不穩(wěn)定。
而且，由于腐蝕產(chǎn)物的生成，增大了接地體與土壤之間的過渡電阻，促使接地電阻升高、不穩(wěn)定。
在鹽堿、沼澤地，由于土壤電阻率較低，接地電阻的超標(biāo)問題通常不是主要矛盾，而腐蝕問題不容忽視。腐蝕生成的產(chǎn)物不僅增大過渡電阻，而且腐蝕過程的不斷進(jìn)行會(huì)使接地體的尺寸(直徑)不斷變小、引下線的截面積不斷變小，不能滿足短路電流的熱穩(wěn)定，甚至發(fā)生腐蝕斷開，造成桿塔喪失接地的安全隱患。
接地體腐蝕過程的發(fā)生與發(fā)展，通常是由于氧的去極化、硫酸鹽還原菌、供氧差異腐蝕電池的作用，有時(shí)還會(huì)有雜散電流的作用。
綜上所述，除了施工不規(guī)范及接地體被盜損等人為因素之外，架空輸電線路桿塔接地裝置中存在的主要問題是阻值超標(biāo)、阻值不穩(wěn)定和接地體的腐蝕；產(chǎn)生這三個(gè)問題的主要原因在于接地體所處環(huán)境的電阻率較高和電化學(xué)腐蝕過程的不斷進(jìn)行。
桿塔接地中存在的問題影響了架空輸電線路的安全運(yùn)行，引起了人們的重視，尋求各種解決辦法。
傳統(tǒng)的接地方式是使用多年、而且目前仍廣為采用的一種方式；盡管在使用中發(fā)現(xiàn)了一些問題、影響了防雷接地的效果，但它的總體效果、以及造價(jià)較低、施工較方便等優(yōu)點(diǎn)還是比較顯著的。銅包鋼、鋅包鋼等方案對于解決接地體的腐蝕問題雖然有效，但其造價(jià)較高，在一定程度上影響了它們的推廣使用。
降阻劑，包括化學(xué)降阻劑和物理降阻劑，對于解決高土壤電阻率地質(zhì)條件下的降阻問題是必要的和可行的、有理論依據(jù)的；只是高鹽型化學(xué)降阻劑隨著鹽成分中各種離子的淋失、擴(kuò)散，降阻效果周期短、不穩(wěn)定，高鹽型化學(xué)降阻劑對傳統(tǒng)接地體(園鋼、角鋼、扁鋼等)的腐蝕往往很嚴(yán)重。這是化學(xué)降阻劑某些產(chǎn)品的問題，而不是降阻劑技術(shù)的問題。
高密度石墨是一種非金屬材料，故不存在腐蝕問題，由于它是一種新產(chǎn)品、新技術(shù)，老化周期有待長期考察，造價(jià)較高；有時(shí)仍需與降阻劑配合使用。
犧牲陽極式陰極保護(hù)具有悠久的發(fā)展歷史，成功地用于防止水介質(zhì)、土壤介質(zhì)中金屬構(gòu)件的電化學(xué)腐蝕，同時(shí)，犧牲陽極本身也是接地體，也具有降低構(gòu)件(如燃料油地下管道)的接地電阻的作用。但是，經(jīng)過一段時(shí)間的努力和實(shí)踐之后，發(fā)現(xiàn)利用這種方案降阻，特別是利用其降低高土壤電阻率地質(zhì)條件下，如巖石山的山坡、山頂處桿塔的接地電阻是不夠合理、不夠經(jīng)濟(jì)的。
這種方案的不夠合理之處，首先在于它與世界上許多國家關(guān)于土壤電阻率與土壤腐蝕性的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表1)不符。按照這個(gè)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，那些干旱少雨、山坡、山頂?shù)膸r石地區(qū)，土壤電阻率高達(dá)一千歐姆米以上，在這樣的地質(zhì)條件下，完全可以不考慮傳統(tǒng)接地體的腐蝕消耗問題，沒有必要采用犧牲陽極對傳統(tǒng)接地體進(jìn)行陰極保護(hù)。
表1 土壤電阻率與土壤腐蝕性(Ω·m)

其次在于該方案與我國的SY/T0019-97第3.0.5條的規(guī)定不符，該條規(guī)定“當(dāng)土壤電阻率大于100歐姆米時(shí)，不宜采用犧牲陽極”。那么，在土壤電阻率往往在一千以上，甚至高達(dá)三、五千歐姆米的山坡、山頂處，顯然更不應(yīng)該采用犧牲陽極了。
第三，在鹽堿、沼澤地區(qū)、地下水豐富的地區(qū)，土壤電阻率往往較低，在這種條件下，可以考慮采用犧牲陽極式陰極保護(hù)，但這時(shí)的犧牲陽極的作用主要地是防止傳統(tǒng)接地體的腐蝕，而絕不是起重要的降阻作用；況且在土壤電阻率較低的地區(qū)，如盤錦、營口等地，一般說來，超標(biāo)不是主要問題，傳統(tǒng)接地體的腐蝕，以及由腐蝕帶來的一系列問題才是主要矛盾。犧牲陽極的意義在于防腐，而不在于降阻。
所謂不夠經(jīng)濟(jì)，是因?yàn)閱沃奚枠O的接地電阻在高土壤電阻率地區(qū)通常是很高的，要想用這種方案使超標(biāo)的接地電阻降下來，必須使用許多支鎂或鋅等有色金屬合金陽極，而且需要成組地使用，這類陽極的價(jià)格比傳統(tǒng)接地材料貴很多，降阻陽極的數(shù)量增大，會(huì)導(dǎo)致成本顯著增大，工程造價(jià)很可能令人難以接受。
單支犧牲陽極的接地電阻依下計(jì)算
RH=ρ2πL(ln2LaD+12lnL2t+ρaρlnDd)---(2)]]>RV=ρ2πL(ln2LaD+12ln4t+La4t-L+ρaρlnDd)---(3)]]>式中，RH、RV分別為有填包料的水平式和立式單支犧牲陽極的接地電阻，Ω；ρ為犧牲陽極所處環(huán)境的土壤電阻率，Ω·m；ρa(bǔ)為陽極填包料的電阻率，Ω·m；L為犧牲陽極的長度，m；La為犧牲陽極填包料柱長度，m；d為犧牲陽極等效直徑(d＝c/π，c為邊長)，m；D為填包料柱的直徑，m；t為陽極中心至地面的距離，m；組合式犧牲陽極(組)的接地電阻依下式計(jì)算 式中，R組為陽極組總的接地電阻，Ω；R單為單支陽極的接地電阻，Ω；n為陽極組的陽極支數(shù)；K為修正系數(shù)(大于1，與陽極長度(規(guī)格)、間距、支數(shù)有關(guān))。
我們曾選擇220kv遼北線22#塔(撫順前甸)作為犧牲陽極式陰極保護(hù)降阻方案的試驗(yàn)現(xiàn)場，此處的土壤電阻率為628歐姆米，當(dāng)時(shí)該塔的接地電阻為67歐姆，按電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》、DL/T621-1997《交流電氣裝置的接地》規(guī)定，此處的接地電阻應(yīng)小于20歐姆，實(shí)際的接地電阻至少超標(biāo)37歐姆。
現(xiàn)在，用犧牲陽極式陰極保護(hù)方案進(jìn)行降阻，使其達(dá)到上述規(guī)程規(guī)定的指標(biāo)，需要確定使用多少支陽極才能達(dá)到目的。這里又需要陽極填包料厚度、陽極規(guī)格等參數(shù)的選擇。按陰極保護(hù)工程的通常做法，厚度分別選定為5cm和10cm兩種情況，陽極規(guī)格選定11kg/支，水平埋設(shè)深度為1m，Pa取1歐姆米，L、La為0.72米，d＝0.12米，p＝628歐姆米，按(2)式計(jì)算得出，在上述地質(zhì)條件下，填包料厚度為5厘米時(shí)，單支陽極的接地電阻R單＝227歐姆；厚度為10厘米時(shí)，R單＝190歐姆，可見單支陽極的接地電阻是很高的。要想用該方案降阻到規(guī)程要求的阻值之內(nèi)，必須得用很多支。
依(4)式計(jì)算，R單＝227歐姆時(shí)，至少需要20支規(guī)格為11kg/支的犧牲陽極，才能使接地電阻降到17歐姆(＜20歐姆)(陽極間距為2米，修正系數(shù)K＝2.5)。20支陽極的重量為220kg。按現(xiàn)行價(jià)格23元/kg計(jì)算，僅降阻陽極本身的材料費(fèi)就是5060元。如果再將降阻陽極必須配備的填包料、電纜、熱縮管、焊接等材料費(fèi)，以及土方、預(yù)制、表面處理、施工安裝的人工費(fèi)、運(yùn)費(fèi)等考慮在內(nèi)，這種條件下的一基塔，用這種方案降阻，總的造價(jià)將近萬元；如果土壤電阻率比選定的條件(P＝628歐姆米)更高，造價(jià)會(huì)隨之更高。
如果加大陽極填包料的厚度，使之達(dá)到10厘米，那么降阻陽極本身的材料費(fèi)也再4550元左右(18支×11kg/支×23元/kg)，此時(shí)尚未計(jì)及其它費(fèi)用。
綜上所述，犧牲陽極式陰極保護(hù)雖然有降低接地電阻的作用，但用這種方式，用有色金屬合金材料降阻，造價(jià)太高，性能價(jià)格比明顯不合理。
如果為了降低造價(jià)、少用陽極支數(shù)，那么這種方案的降阻效果就會(huì)達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)值；如果加大傳統(tǒng)接地體的用量，從而少用犧牲陽極、降低造價(jià)，那么犧牲陽極在降阻方面只起點(diǎn)綴作用，主要地是起陰極保護(hù)作用；而如前所述，在高土壤電阻率的地質(zhì)條件下，不應(yīng)該采用犧牲陽極。
低阻值也不是越低越好，盡管可以做到很低，但還是應(yīng)該以現(xiàn)行規(guī)程規(guī)定的指標(biāo)和生產(chǎn)部門針對某些因素的考慮而提出的具體指標(biāo)為依據(jù)，低阻值應(yīng)該是低于這樣指標(biāo)的值。譬如，當(dāng)土壤電阻率在500～1000歐姆米時(shí)，規(guī)程規(guī)定接地電阻應(yīng)小于20歐姆，如果研制出的接地體能夠做到長期穩(wěn)定在17歐姆，可以說便是成功的；而不必一定要做到一點(diǎn)幾歐，然后留有反彈的空間，除非生產(chǎn)部門有特殊要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電化學(xué)接地體，它可延長使用壽命，防腐降阻效果好，且經(jīng)久耐用。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種電化學(xué)接地體，具有與引下線連接的接地體，還設(shè)有與接地體相連的鎂合金帶狀陽極，接地體和鎂合金帶狀陽極同槽埋設(shè)。
所述接地體和鎂合金帶狀陽極周圍埋設(shè)有降阻劑。
所述降阻劑的組分及重量百分含量為SiO232.0～39.0％；CaSO425.2～7.0％；MgSO420.0～35.0％；Al2O37.1～8.7％；Mg(OH)28.0～3.4％；Na2SO44.2～2.0％；MgO 1.5～1.8％；CaO 1.0～1.7％；Fe2O30.7～0.8％；K2O 0.1～0.2％；Na2O 0.1～0.2％；TiO20.1～0.2％。
所述降阻劑的制備是將各組分粉末均勻混合后，得混合物，作為降阻劑直接施工，通過地下潮濕水氣使各組分相互作用，達(dá)到降阻的目的。
所述降阻劑的制備是先將各組分粉末均勻混合后，得混合物，然后按質(zhì)量比混合物∶水＝1∶(2.5～4.5)加水?dāng)嚢杈鶆蚝笞鳛榻底鑴┦┕ぁ?br> 所述鎂合金帶狀陽極中心設(shè)有鋼芯，通過鎂合金帶狀陽極的兩端鋼芯與接地體(Φ10mm)焊接。
所述鎂合金帶狀陽極纏繞于接地體，兩端通過鋼芯與接地體焊接。
所述鎂合金帶狀陽極綁縛于接地體上。
本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明電化學(xué)接地體是集傳統(tǒng)的接地方式、降阻劑技術(shù)、陰極保護(hù)原理于一體的新型接地體，具有低阻值、長效性、無腐蝕等顯著特點(diǎn)。
2、本發(fā)明降阻劑降阻效果顯著，而且穩(wěn)定。
3、本發(fā)明電化學(xué)接地體施工方便，傳統(tǒng)接地材料、降阻劑和電負(fù)性活潑的合金組元三位一體同溝敷設(shè)，與傳統(tǒng)的接地方式的施工基本相同，可適應(yīng)工程需要。
4、本發(fā)明電化學(xué)接地體的一次性造價(jià)雖然較高，但使用壽命長、降阻效果明顯、穩(wěn)定，綜合的性能價(jià)格比高。
5、本發(fā)明電化學(xué)接地體可適用于各種地質(zhì)條件下的防雷接地，具有推廣價(jià)值，為在用桿塔接地體的建設(shè)改造提供了切實(shí)可行的、新的技術(shù)方案。


圖1為本發(fā)明電化學(xué)接地體裝置埋設(shè)示意圖。
圖2為本發(fā)明電化學(xué)接地體正面示意圖。
圖3為本發(fā)明電化學(xué)裝置平面示意圖。
圖4為本發(fā)明接地引下線連接示意圖。
圖5為本發(fā)明鎂合金帶狀陽極結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1～5所示，一種電化學(xué)接地體，包括與引下線1連接的接地體2、與接地體2相連的鎂合金帶狀陽極3，接地體2和鎂合金帶狀陽極3同槽埋設(shè)，接地體2和鎂合金帶狀陽極3周圍埋設(shè)有降阻劑4，鎂合金帶狀陽極3中心設(shè)有鋼芯7，通過鎂合金帶狀陽極3的兩端鋼芯7與接地體2圓鋼(Φ10mm)焊接。本發(fā)明鎂合金帶狀陽極可以纏繞于接地體，兩端通過鋼芯與接地體焊接，也可以將鎂合金帶狀陽極綁縛于接地體上。
如圖2所示，引下線1兩端分別與桿塔5和接地體2相連，桿塔5下設(shè)四個(gè)塔腳6。如圖3所示，四個(gè)放射狀排布的接地體2上布置有鎂合金帶狀陽極3，四個(gè)塔腳6周圍的接地體2上布置有鎂合金帶狀陽極3。如圖4所示引下線1與桿塔5連接方式，螺栓14穿過孔13，將鐵塔主角鋼11、鍍鋅扁鋼12、鍍鋅墊圈15相連，鍍鋅扁鋼12通過雙面焊縫16與引下線1進(jìn)行雙面焊接。
地槽8開挖符合要求后，先在槽底鋪入所需總量一半的降阻劑4，然后鋪設(shè)焊接好的圓鋼接地體2和鎂合金帶狀陽極3，再在其上面鋪用水拌和均勻的另一半降阻劑4，施工過程中降阻劑4內(nèi)不得混入泥土、沙石或雜物，最后在上面仔細(xì)地回填就地篩出或?qū)ｉT準(zhǔn)備的細(xì)土并輕輕夯實(shí)，然后回填粗土、原土。施工完成后應(yīng)測量接地電阻，若接地電阻未滿足要求，可適當(dāng)延長接地體的長度并相應(yīng)增加降阻劑用量。
本發(fā)明電化學(xué)接地體的研制過程如下根據(jù)對目前接地裝置中存在的問題及其原因分析，根據(jù)對目前解決這些問題的各種方案的分析、比較，采取如下的技術(shù)路線研究低阻值長效接地體。
1、繼承和完善傳統(tǒng)的接地方式傳統(tǒng)的接地方式所用材料為普通碳鋼材料，來源廣泛，價(jià)格便宜，如能對它們存在的問題加以妥善解決，用它們做防雷接地的主體材料還是很合適的；其次，它已使用多年，并建立了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程可依；還有，傳統(tǒng)的接地方式仍是桿塔防雷接地的主要方式，總體上是有效的、可行的，不能因其在某些情況下確實(shí)存在上述的三個(gè)問題，曾經(jīng)給線路的安全運(yùn)行產(chǎn)生過影響而全盤否定它。
2、應(yīng)該研制和采用性能好的化學(xué)降阻劑因?yàn)椴捎媒底鑴┑睦碚撘罁?jù)是充分的。一個(gè)與地面平齊的處于均勻土壤中的半球形接地體，它的接地電阻可定義為由該接地體到無窮遠(yuǎn)處的土壤的總電阻R=∫a∞ρdr2πr2=ρ2π1r|a∞=ρ2πa---(5)]]>(5)式表明，該半球形接地體的接地電阻，與土壤電阻率ρ和半徑a有關(guān)，ρ越高、a越小，則接地電阻R越大；反之亦然。如果采用電阻率很低的降阻劑包覆在接地體的周圍，可以增大接地體的等效半徑a′，從理論上講是可以達(dá)到顯著的降阻目的的。
另外，如果不是考慮接地體表面到無窮遠(yuǎn)處，而是考慮由接地體的表面到距其某一距離r的接地電阻R′，則有
R′=∫arρdr2πr2=ρ2π(1a-1r)=ρ2πa(1-ar)=R(1-ar)---(6)]]>令r＝100a，則有R′＝0.99R(7)(7)式表明，R′占R的99％，也就是說，由接地體的表面到接地極半徑100倍處，這之間的土壤(介質(zhì))對接地電阻的影響起相當(dāng)大的作用；至于更遠(yuǎn)處有多少地下水、有多大面積的低土壤電阻率的土地，對接地電阻的影響是不大的了。所以，用降阻劑改善接地體周圍的土壤，對于降低接地電阻應(yīng)該是可行而有效的。
重要而現(xiàn)實(shí)的問題是，研制和采用什么樣的化學(xué)降阻劑，才能使接地電阻既低而又穩(wěn)定。
3、采用化學(xué)降阻劑降阻之后，必須采取可靠措施防止傳統(tǒng)接地材料的腐蝕問題依前面的表1，各國關(guān)于土壤電阻率與土壤腐蝕性的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)土壤電阻率大于100歐姆米時(shí)，土壤(介質(zhì))的腐蝕性屬于“很弱”了。因此，在土壤電阻率往往高達(dá)一千甚至三、五千歐姆米的山頂、山坡處，傳統(tǒng)接地材料的腐蝕問題雖然也會(huì)有，但腐蝕程度通常不是很嚴(yán)重。
而為了解決這種地質(zhì)條件下的接地電阻往往超標(biāo)的問題，而不得不采用化學(xué)降阻劑之后，傳統(tǒng)接地體材料所處的局部環(huán)境的腐蝕性將變得十分苛刻。因?yàn)樵谖錆h高壓研究所等單位負(fù)責(zé)起草的《接地降阻劑暫行技術(shù)條件》(1991年5月)中，規(guī)定降阻劑的電阻率應(yīng)小于5歐姆米。也就是說，采用降阻劑之后，傳統(tǒng)的接地體材料處于電阻率小于5歐姆米的局部環(huán)境中，按照前面表1的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，這一局部環(huán)境的腐蝕性屬于“極強(qiáng)”，如果不能有效解決“極強(qiáng)”的腐蝕性帶來的嚴(yán)重腐蝕問題，就無法保證接地體的有效使用年限和腐蝕產(chǎn)物對接地電阻穩(wěn)定性的影響。
根據(jù)這一技術(shù)路線，研制了一種新型的低阻值長效接地體——電化學(xué)接地體。
電化學(xué)接地體由以下三部分構(gòu)成(1)傳統(tǒng)的接地材料，如圓鋼、角鋼、扁鋼、鋼管等，它們的埋深與規(guī)程的規(guī)定一致。它們是導(dǎo)泄雷電荷和接地的主體，是雷電流入地的主要通道(也是“電化學(xué)接地體”中“電”字的含意)。調(diào)整傳統(tǒng)接地體的用量(長度)、布設(shè)方式等，可以改變接地電阻。
(2)研制的一種吸水、保水性很強(qiáng)的新型化學(xué)降阻劑。它的主要成分及重量百分含量為SiO232.0～39.0％；CaSO425.2～7.0％；MgSO420.0～35.0％；Al2O37.1～8.7％；Mg(OH)28.0～3.4％；Na2SO44.2～2.0％；MgO 1.5～1.8％；CaO 1.0～1.7％；Fe2O30.7～0.8％；K2O 0.1～0.2％；Na2O 0.1～0.2％；TiO20.1～0.2％。
將各組分粉末均勻混合后，得混合物，作為降阻劑直接施工，通過地下潮濕水氣使各組分相互作用，達(dá)到降阻的目的；或者，按質(zhì)量比混合物∶水＝1∶(2.5～4.5)加水?dāng)嚢杈鶆蚝笞鳛榻底鑴┰偈┕ぁ?br> 它的電阻率小于1歐姆米，符合上述《技術(shù)條件》的要求，能吸收、保持自身重量4倍左右的水，為傳統(tǒng)接地體提供了一個(gè)長期潮濕的局部環(huán)境，這是本發(fā)明化學(xué)降阻劑、乃至電化學(xué)接地體穩(wěn)定性和長效性的重要基礎(chǔ)之一，它的電阻率如此之低，可顯著增大接地體的等效直徑，構(gòu)成低阻值的重要基礎(chǔ)。通過調(diào)整這種化學(xué)降阻劑的用量、包覆方式、部分配比，可以顯著改變接地電阻，使之達(dá)到各種不同條件下所要求或規(guī)定的阻值(也是“電化學(xué)接地體”中“化學(xué)”的含意)。
(3)電負(fù)性活潑的合金組元(鎂合金帶狀陽極)。長期潮濕、極低電阻率的局部環(huán)境對于降阻及穩(wěn)定性是有利的，同時(shí)對于傳統(tǒng)接地材料的腐蝕過程的進(jìn)行也是有利的。作為電化學(xué)接地體組成之一的電負(fù)性活潑的合金組元，它的作用不在于降阻(盡管它增大了傳統(tǒng)接地體的面積，也有些降阻作用，)而主要是在于防止傳統(tǒng)接地材料在“極強(qiáng)”的腐蝕環(huán)境中的腐蝕、防止腐蝕產(chǎn)物生成、過渡電阻增大，確保接地電阻的長期穩(wěn)定合格。
電負(fù)性活潑的合金組元對傳統(tǒng)接地材料能夠起到充分防腐作用的原理在于電化學(xué)保護(hù)中陰極保護(hù)(也是“電化學(xué)接地體”中“電化學(xué)”的含意)。
4、現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)場地的確定和電化學(xué)接地體的實(shí)際效果既然在土壤電阻率較高的山區(qū)接地電阻的超標(biāo)和不穩(wěn)定的現(xiàn)象容易發(fā)生、有時(shí)比較普遍，那么，按土壤電阻率的低(500～1000歐姆米)、中(1000～2000歐姆米)、高(＞2000歐姆米)的人為劃分，在每種條件下各選一處做為實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場，對撫順供電公司所屬部分220KV線路鐵塔所處地點(diǎn)的土壤電阻率、接地電阻進(jìn)行了現(xiàn)場測量，部分測量結(jié)果如表2所示。
表2. 土壤電阻率和原有的傳統(tǒng)接地體的接地電阻


根據(jù)上述劃分原則，從中選出兩處做為電化學(xué)接地體實(shí)際效果評價(jià)的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)場地。一處是遼北1線22#塔(撫順前甸)，此處的土壤電阻率為628歐姆米，屬于土壤電阻率“低”的條件，規(guī)程要求在這種條件下接地電阻應(yīng)小于20歐姆，而實(shí)測接地電阻為67歐姆(原來是8根放射形水平接地)，屬于超標(biāo)。
另一處是遼北1線28#塔(撫順北臺(tái))。土壤電阻率為1381歐姆米，屬于土壤電阻率“中”的條件，按規(guī)程要求，在這種條件下，接地電阻應(yīng)小于25歐姆，而此處實(shí)測接地電阻為50歐姆，亦屬超標(biāo)。
在上述兩處做了電化學(xué)接地體的施工。傳統(tǒng)接地園鋼為國標(biāo)級(jí)，Φ10mm，呈四角放射形水平布設(shè)，埋深為800～1000mm。每一角的Φ10mm園鋼在7～9米左右(比原來的接地園鋼短)，化學(xué)降阻劑的用量在12～20kg/m左右，電負(fù)性活潑的合金組元的用量按電化學(xué)接地體具有20年低阻值壽命設(shè)計(jì)。
電化學(xué)接地體施工完畢后，分別與四個(gè)塔腳6相連，發(fā)揮防雷接地作用。
在測量電化學(xué)接地體時(shí)，將其與四個(gè)塔腳6全部斷開，同時(shí)不引入原來的傳統(tǒng)接地體，只測量電化學(xué)本身的接地電阻，考察其阻值和穩(wěn)定性。還要進(jìn)行電化學(xué)接地體中圓鋼的保護(hù)電位測量，判斷長期處于潮濕、“極強(qiáng)”腐蝕環(huán)境中的圓鋼是否受到了有效保護(hù)；判斷的依據(jù)是國內(nèi)外通用的最小保護(hù)電位準(zhǔn)則，這一準(zhǔn)則規(guī)定當(dāng)被保護(hù)對象的保護(hù)電位達(dá)到-0.85V或更負(fù)時(shí)(相對于Cu/CuSO4參比電極)，即達(dá)到了有效的保護(hù)，腐蝕速度可忽略不計(jì)。
施工完畢后，對位于上述兩處的電化學(xué)接地體進(jìn)行定期測量，測量結(jié)果如表3所示。
表3.傳統(tǒng)接地裝置與電化學(xué)接地裝置的接地電阻對比

由表3可以看出，采用了電化學(xué)接地體之后，兩處的接地電阻均達(dá)到了規(guī)程規(guī)定的指標(biāo)，解決了原來的傳統(tǒng)接地體存在的超標(biāo)問題。
由測得的保護(hù)電位可以看出，電化學(xué)接地體中的傳統(tǒng)圓鋼都達(dá)到了比最小保護(hù)電位更負(fù)的值。這表明，雖然沒有對傳統(tǒng)圓鋼做其它的防腐處理(如鍍、浸鋅、鋁)，傳統(tǒng)圓鋼在“極強(qiáng)”的腐蝕環(huán)境中不會(huì)發(fā)生腐蝕，也不會(huì)因此而生成腐蝕產(chǎn)物、導(dǎo)致過渡電阻增大，達(dá)到預(yù)期的具有穩(wěn)定阻值的使用壽命是有把握的。
電化學(xué)接地體的穩(wěn)定性也很好，依照武高所編寫的《技術(shù)條件》規(guī)定，采用降阻劑的水平接地體的接地電阻，在計(jì)及氣候因素的影響后，其最大值與平均值之比不應(yīng)大于1.5。按照《技術(shù)條件》中規(guī)定的具體要求，在計(jì)及氣候因素影響后，電化學(xué)接地體的這一比值在1.068～1.135，符合小于1.5的要求。這表明，降阻劑及電化學(xué)接地體的降阻效果不僅是顯著的，而且是穩(wěn)定的，基本上不受氣候因素的影響。
雖然一次性造價(jià)較高，但使用壽命長(一般為20年)，使用壽命可以做到滿足設(shè)計(jì)或工程要求的任何年限，綜合的性能價(jià)格比高，故使用周期內(nèi)的整體價(jià)格并不高。
實(shí)施例1降阻劑組分及重量百分含量為SiO235.5％；CaSO416.1％；MgSO427.5％；Al2O37.9％；Mg(OH)25.7％；Na2SO43.1％；MgO 1.65％；CaO 1.35％；Fe2O30.75％；K2O 0.15％；Na2O 0.15％；TiO20.15％；將各組分粉末均勻混合后，得混合物，作為降阻劑直接施工，通過地下潮濕水氣使各組分相互作用，達(dá)到降阻的目的；或者，按質(zhì)量比混合物∶水＝1∶3加水?dāng)嚢杈鶆蚝笞鳛榻底鑴┰偈┕ぁ?br> 實(shí)施例2降阻劑的組分及重量百分含量為SiO232.0％；CaSO425.2％；MgSO420.0％；Al2O37.1％；Mg(OH)28.0％；Na2SO44.2％；MgO 1.5％；CaO 1.0％；Fe2O30.7％；K2O 0.1％；Na2O 0.1％；TiO20.1％。
將各組分粉末均勻混合后，得混合物，作為降阻劑直接施工，通過地下潮濕水氣使各組分相互作用，達(dá)到降阻的目的；或者，按質(zhì)量比混合物∶水＝1∶2.5加水?dāng)嚢杈鶆蚝笞鳛榻底鑴┰偈┕ぁ?br> 實(shí)施例3降阻劑的組分及重量百分含量為SiO239.0％；CaSO47.0％；MgSO435.0％；Al2O38.7％；Mg(OH)23.4％；Na2SO42.0％；MgO 1.8％；CaO 1.7％；Fe2O30.8％；K2O 0.2％；Na2O 0.2％；TiO20.2％。
將各組分狀粉末均勻混合后，得混合物，作為降阻劑直接施工，通過地下潮濕水氣使各組分相互作用，達(dá)到降阻的目的；或者，按質(zhì)量比混合物∶水＝1∶4.5加水?dāng)嚢杈鶆蚝笞鳛榻底鑴┰偈┕ぁ?br> 權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)接地體，具有與引下線(1)連接的接地體(2)，其特征在于還設(shè)有與接地體(2)相連的鎂合金帶狀陽極(3)，接地體(2)和鎂合金帶狀陽極(3)同槽埋設(shè)。
2.按照權(quán)利要求1所述電化學(xué)接地體，其特征在于所述接地體(2)和鎂合金帶狀陽極(3)周圍埋設(shè)有降阻劑(4)。
3.按照權(quán)利要求1所述電化學(xué)接地體，其特征在于所述降阻劑的組分及重量百分含量為SiO232.0～39.0％；CaSO425.2～7.0％；MgSO420.0～35.0％；Al2O37.1～8.7％；Mg(OH)28.0～3.4％；Na2SO44.2～2.0％；MgO 1.5～1.8％；CaO 1.0～1.7％；Fe2O30.7～0.8％；K2O 0.1～0.2％；Na2O 0.1～0.2％；TiO20.1～0.2％。
4.按照權(quán)利要求3所述電化學(xué)接地體，其特征在于所述降阻劑的制備是將各組分粉末均勻混合后，得混合物，作為降阻劑直接施工，通過地下潮濕水氣使各組分相互作用，達(dá)到降阻的目的。
5.按照權(quán)利要求3所述電化學(xué)接地體，其特征在于所述降阻劑的制備是先將各組分粉末均勻混合后，得混合物，然后按質(zhì)量比混合物∶水＝1∶(2.5～4.5)加水?dāng)嚢杈鶆蚝笞鳛榻底鑴┦┕ぁ?br> 6.按照權(quán)利要求1所述電化學(xué)接地體，其特征在于所述鎂合金帶狀陽極(3)中心設(shè)有鋼芯(7)，通過鎂合金帶狀陽極(3)的兩端鋼芯(7)與接地體(2)焊接。
7.按照權(quán)利要求1所述電化學(xué)接地體，其特征在于所述鎂合金帶狀陽極(3)纏繞于接地體(2)，兩端通過鋼芯(7)與接地體(2)焊接。
8.按照權(quán)利要求1所述電化學(xué)接地體，其特征在于所述鎂合金帶狀陽極(3)綁縛于接地體(2)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及接地體防腐降阻技術(shù)，具體為一種電化學(xué)接地體，具有與引下線(1)連接的接地體(2)，還設(shè)有與接地體(2)相連的鎂合金帶狀陽極(3)，接地體(2)和鎂合金帶狀陽極(3)同槽埋設(shè)，接地體(2)和鎂合金帶狀陽極(3)周圍埋設(shè)有降阻劑(4)。本發(fā)明電化學(xué)接地體是集傳統(tǒng)的接地方式、降阻劑技術(shù)、陰極保護(hù)原理于一體的新型接地體，具有低阻值、長效性、無腐蝕等顯著特點(diǎn)。本發(fā)明電化學(xué)接地體施工方便，傳統(tǒng)接地材料、降阻劑和電負(fù)性活潑的合金組元三位一體同溝敷設(shè)，與傳統(tǒng)的接地方式的施工基本相同，可適應(yīng)工程需要。
文檔編號(hào)C23F13/00GK1749433SQ20041005041
公開日2006年3月22日 申請日期2004年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月15日
發(fā)明者常守文, 馬春蘭 申請人:馬春蘭, 常守文, 鄢德凱, 肖文