1題目的提出
接地裝置是接地系統(tǒng)中的重要組成部門,接地裝置的好壞,直接影響到接地(防雷接地、工作接地和防靜電接地)的效果。在出產(chǎn)實(shí)踐中,做好測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)備接地的重要性已逐漸被熟悉并得到了足夠的正視。接地裝置長期處于地下或陰暗、濕潤的環(huán)境中,輕易發(fā)生侵蝕,因而會(huì)影響接地裝置的使用壽命,造成接地網(wǎng)局部斷裂,接地線與接地網(wǎng)脫離??浯蠼拥仉娮枳柚抵笜?biāo),卻忽略接地裝置存在的侵蝕與防腐題目,是造成事故的安全隱患。近年發(fā)生在測(cè)報(bào)出產(chǎn)中的水毀事例,表明了接地系統(tǒng)防腐的迫切和重要:對(duì)接地裝置的侵蝕題目必需當(dāng)真對(duì)待,并采取切實(shí)可行的防腐措施進(jìn)行防護(hù)。
2接地及其作用
電氣設(shè)備的某個(gè)部門與大地之間作良好的電氣聯(lián)接稱為接地。與大地泥土直接接觸的金屬導(dǎo)體或金屬導(dǎo)體組稱為接地體;聯(lián)接電氣設(shè)備應(yīng)接地部門與接地體的金屬導(dǎo)體稱為接地線;接地引入線是指接地匯集線與接地體之間的連接線。接地體和接地線的總和稱為接地裝置。
電氣設(shè)備接地的目的主要是保護(hù)人身和設(shè)備的安全。接地按其作用可分為三類:
(1)保護(hù)接地,指正常情況下將電氣設(shè)備外殼及不帶電金屬部門的接地。如發(fā)電機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備外殼的接地。
(2)工作接地,指電力、通訊等系統(tǒng)中利用大地做導(dǎo)線或?yàn)楸WC其正常運(yùn)行所進(jìn)行的接地。如供電系統(tǒng)中的三相四線制中的地線,變壓器中性點(diǎn)接地等。
(3)防雷接地,指過電壓保護(hù)裝置或設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)的接地。如避雷器的接地、避雷針構(gòu)架的接地等,也稱過電壓保護(hù)接地。
接地裝置是測(cè)報(bào)系統(tǒng)中確保工作接地、防雷接地、保護(hù)接地的必備舉措措施,其接地電阻是接地裝置的主要技術(shù)參數(shù)之一。設(shè)備對(duì)接地電阻的要求基本尺度為:交流工作地、安全保護(hù)地、防雷保護(hù)地、直流工作地的接地電阻都要≤4Ω;設(shè)備所在通訊站聯(lián)合接地≤1Ω。
因?yàn)榻拥匮b置長期處于地下惡劣的運(yùn)行環(huán)境中,泥土的化學(xué)與電化學(xué)侵蝕不可避免,同時(shí)還要承受地網(wǎng)散流與雜散電流的侵蝕,接地裝置的侵蝕會(huì)造成電氣設(shè)備的“失地”,接地電阻升高,影響電氣設(shè)備乃至整個(gè)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。例如,小花遙測(cè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)查勘時(shí),發(fā)現(xiàn)武陟、小浪底、黑石關(guān)等水文站,或是沒有做接地或是原先已有的接地裝置,大部門接地體侵蝕嚴(yán)峻,接地引入線幾乎銹蝕斷路,曾發(fā)生過雷電擊毀電器設(shè)備的事故。
當(dāng)接地裝置的接地電阻知足設(shè)計(jì)要求后,如何保證在其運(yùn)行壽命周期內(nèi),始終能起到其應(yīng)起的作用,是工程設(shè)計(jì)職員應(yīng)該當(dāng)真研究的題目。
3接地裝置侵蝕的部位、原因及種類
泥土是一個(gè)由氣、液、固三種狀態(tài)的物質(zhì)組成的復(fù)雜體系,其三種狀態(tài)物質(zhì)的組成隨溫度、天氣、季節(jié)等因素的變化,由此導(dǎo)致泥土的電阻率,氧化還原電位,PH值,含水率,透氣性等特性改變;同時(shí)泥土中伴有一系列微生物的新陳代謝流動(dòng),這些都是引起接地裝置侵蝕的因素。因此,泥土的侵蝕性長短常復(fù)雜的。另外,泥土中的鹽份(Cl-),含氧量(O2),微生物類型,有機(jī)質(zhì),雜散電流等也會(huì)對(duì)泥土的侵蝕產(chǎn)生影響。
3.1輕易發(fā)生侵蝕的部位
一般情況下,輕易發(fā)生侵蝕的部位是:①設(shè)備接地引下線及其連接螺絲;②焊接頭;③電纜溝內(nèi)的均壓帶;④水平接地體。
3.2侵蝕的原因
泥土侵蝕性強(qiáng),特別是在偏酸性的泥土、風(fēng)化石泥土和砂質(zhì)泥土中,最易發(fā)生析氫侵蝕和吸氧侵蝕。
接地體采用再生鋼材,這樣的鋼材因?yàn)殡s質(zhì)超標(biāo),在地下易發(fā)生電偶電池侵蝕。
使用了侵蝕性較強(qiáng)的降阻劑,特別是一些化學(xué)降阻劑,因?yàn)楹写罅康臒o機(jī)鹽類,加速了接地體的電化學(xué)侵蝕。
屬于施工方面的原因:①接地體埋深不夠,上層泥土含氧率較高,吸氧侵蝕快;②用砂子、碎石和建筑垃圾作回填土;③焊接頭存在虛焊、假焊現(xiàn)象,對(duì)焊接頭沒有做防腐處理;④對(duì)接地引下線沒有采取過渡防腐措施,沒有刷防腐漆。
3.3侵蝕的種類
接地裝置的侵蝕形式一般分化學(xué)侵蝕和電侵蝕兩類,侵蝕過程主要是電化學(xué)溶解過程。侵蝕都是發(fā)生在接地裝置金屬的表面上,形成各種侵蝕電池致使接地裝置侵蝕損壞。
3.3.1化學(xué)侵蝕
屬于天然侵蝕的范疇,是接地體和附近環(huán)境里接觸到的介質(zhì),直接進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而引起的一種自發(fā)侵蝕。接地體與空氣中的水分,氧氣和二氧化碳產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),使金屬接地體被侵蝕而生銹。
鋼鐵生銹的過程,就是鐵緩慢轉(zhuǎn)化為堿性碳酸鹽的過程。當(dāng)空氣中擴(kuò)散著氮的化合物氣體時(shí),這些介質(zhì)和接地體相接觸,使接地體更快、更厲害地侵蝕。
3.3.2電化侵蝕
當(dāng)接地體和電解質(zhì)溶液相接觸時(shí),因?yàn)殡姵氐淖饔枚鸬那治g就是電化侵蝕。它的作用過程是:因?yàn)榻拥伢w組織的不平均性及其含有雜質(zhì),因而在接地體表面的各個(gè)部門,具有不同的電位,形成了無數(shù)個(gè)微型原電池。當(dāng)接地體表面附上一層水膜后,空氣里的CO2或其他酸性氧化物氣體溶解在這層水膜里,形成弱酸性溶液。當(dāng)這種溶液溶解進(jìn)某種鹽類時(shí)變成了電解質(zhì)溶液。在電解質(zhì)溶液中,假如接地體中的雜質(zhì)比鐵更不活躍,鐵就變成了原電池的陰極,陰極上電子放出與水和氧作用而天生OH-進(jìn)入水膜。在有侵入介質(zhì)作用下,因?yàn)槿芤褐杏嘘庪x子存在,則接地體表面輕易變?yōu)榛顟B(tài),使其侵蝕加快。
4接地裝置的防腐措施
接地裝置的防腐措施大體有:①從材質(zhì)本身著手解決侵蝕或延緩侵蝕速度。如采用加大截面積、更換材質(zhì)或采用復(fù)合材料作接地體等均屬于這一種類型;②根據(jù)電化學(xué)侵蝕的原理,采用電化學(xué)保護(hù)的方法。如比較典型的方法就是“極陰極保護(hù)法”;③采用物理保護(hù)的方法。如目前國外普遍采用的導(dǎo)電防腐涂料就是一種較為實(shí)用的防腐新技術(shù)。
4.1加大接地體的截面積
加大截面是一種最直觀的做法。加大截面的做法雖然對(duì)防腐起到了一些緩蝕的作用,但對(duì)那些嚴(yán)峻的侵蝕地區(qū)也無法從根本上得以解決,還存在不經(jīng)濟(jì)的弊端。
4.2采用耐侵蝕的有色金屬
從理論上講,多數(shù)有色金屬如銅、鋁、鉛、鋅都具有較好的抗侵蝕能力,其中銅和鉛在接地材料頂用得較多。直接用有色金屬作接地體,不足之處是,其一價(jià)格昂貴,本錢進(jìn)步;其二鋼性不夠,施工難題。解決剛性不夠的獨(dú)一方法又得增大截面積。據(jù)計(jì)算,接地體的直徑增加30%,截面積可增大70%;直徑增加50%,截面積可增加125%,也就是要多耗70%~125%的有色金屬。這無疑又使一次性投入本錢成倍地增加。
接地裝置的腐蝕與防腐措施
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