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      接地降阻劑的發(fā)展與應(yīng)用

      發(fā)布時(shí)間:2020-07-02 瀏覽次數(shù):5231次

      接地降阻劑的發(fā)展與應(yīng)用


          接地是保障電氣、通信、微電子等設(shè)備及建筑物和人身安全的重要手段。為了保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行及人身和設(shè)備的安全,發(fā)電廠(chǎng)和變電站的電氣設(shè)備要做到可靠接地且具有較低的接地電阻值,但由于受客觀(guān)條件的限制,僅僅靠打角鐵樁、延長(zhǎng)接地體及擴(kuò)大接地網(wǎng)來(lái)達(dá)到這樣高的要求,通常是很困難的。接地降阻劑是一種輔助性材料,已在接地工程中大量應(yīng)用,其降阻、防腐性能穩(wěn)定,效果良好,是降低接地電阻的有效措施。
          1、降阻劑的產(chǎn)生與發(fā)展
          接地裝置是由一些水平或垂直的金屬電極構(gòu)成的封閉或開(kāi)環(huán)的網(wǎng)絡(luò)掩埋于地下。接地裝置的接地電阻與所在地區(qū)的自然土壤電阻率 成正比,而與閉合接地網(wǎng)總面積的1/2次方成反比,其公式為
      (1) 式中 —自然土壤電阻率;
      S—大于100 的閉合接地網(wǎng)的總面積。
      如要求接地電阻值降低1/2,則金屬接地極的散流面積必須增大4倍。另外,一般自然土壤的電阻率都在近百到上千歐姆之間,一個(gè)ll0~220kV的變電站若要求接地電阻不大于0.5Ω,往往需要消耗十余噸乃至近百?lài)嶄摬模疫€受電極間相互屏蔽效應(yīng)及地域限制,即使投入成倍的鋼材也未必能達(dá)到預(yù)期的效果。于是,降阻劑就應(yīng)運(yùn)而生了。
          早期使用的降阻劑有石墨粉或食鹽加木炭。由于食鹽屬于易溶的電解質(zhì),在地下受到雨水、地下水的浸泡會(huì)逐漸流失,而且食鹽中的氯離子對(duì)接地體還有腐蝕作用。
          20世紀(jì)70年代初, 日本科學(xué)家研制出一種長(zhǎng)效降阻劑,它主要是化學(xué)合成樹(shù)脂與電解質(zhì)溶液組成的凝膠狀物質(zhì),具有一定的耐雨水及地下水沖刷的能力,能較長(zhǎng)時(shí)間地保持低電阻。但由于這種高分子化合物具有一定的毒性,大量使用會(huì)造成環(huán)境污染,對(duì)人體健康造成一定的威脅。
          20世紀(jì)80年代后期,美國(guó)的Jones和南斯拉夫的Veleder在IEEE和CIGRE先后報(bào)出了以膨脹土為基底的降阻劑改善接地裝置性能的情況,是降阻劑由高導(dǎo)電率物質(zhì)組成的混合物,發(fā)展到應(yīng)用合成樹(shù)脂加上適量的交聯(lián)劑、固化劑組成有機(jī)化學(xué)降阻劑和由導(dǎo)電性能較好的無(wú)機(jī)化合物加上適當(dāng)?shù)乃苄噪娊赓|(zhì)與固化劑組成無(wú)機(jī)化學(xué)降阻劑的發(fā)展過(guò)程。
          降阻劑研制始于20世紀(jì)70年代,有關(guān)部門(mén)組織電力部、化工部下屬的10余個(gè)單位成立了降阻劑研制課題組,1983年前后列入“七五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。以北京電力設(shè)計(jì)院、中試所和北京化工設(shè)計(jì)研究院為主,研制出聚乙酰胺等合成樹(shù)脂配制的有機(jī)化學(xué)降阻劑。以安徽中試所為主,研制出以膨脹土為基底的無(wú)機(jī)化學(xué)降阻劑。同期還興起一些民間組織從事開(kāi)發(fā)生產(chǎn),至1988年末有近30家生產(chǎn)廠(chǎng)將不同種類(lèi)的降阻劑推向市場(chǎng)。l997年以后一種新型的物理降阻劑問(wèn)世,從而使降阻劑明顯地分成了化學(xué)降阻劑和物理降阻劑兩大類(lèi)。
          化學(xué)降阻劑是以電解質(zhì)為導(dǎo)電主體,不可避免地存在對(duì)接地裝置的腐蝕。而物理降阻劑正是在這種情況下產(chǎn)生的一種新型降阻劑。物理降阻劑是以非電解質(zhì)固體粉末為導(dǎo)電材料,并以強(qiáng)堿弱酸為膠凝物,從根本上減輕了對(duì)金屬電極的腐蝕。同時(shí)它不受雨水的影響,導(dǎo)電特性不受酸堿鹽、高低溫、干濕度所限,直接靠本身的導(dǎo)電粉末起到降阻作用。對(duì)干旱、少雨、高寒地區(qū)更容易滿(mǎn)足接地電阻穩(wěn)定性的要求。因此,物理降阻劑比化學(xué)降阻劑具有明顯的優(yōu)勢(shì),將逐步取代化學(xué)降阻劑。
       
          2 降阻劑的機(jī)理及應(yīng)用
          2.1 機(jī)理
          降阻劑降低接地電阻的主要機(jī)理有以下幾方面。
          a. 增大接地體的有效截面積及與土壤的接觸面積。
          b. 具有良好的吸附性能,消除了接地體與土壤之間的接觸電阻,改善了大地的電場(chǎng)分布。
          c. 良好的滲透性能,降阻劑深入到泥土及巖縫中,形成樹(shù)根網(wǎng)狀,增大地中泄流面積。
          d. 保護(hù)接地體免遭土壤中的各種腐蝕與侵害,改善并保持土壤良好的導(dǎo)電性能。
          2.2 應(yīng)用
          降阻劑已在實(shí)際工程中得到廣泛應(yīng)用,在使用中應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題。
          a. 實(shí)測(cè)工程部位的土壤電阻率,充分利用ρ值較低的地層降低接地電阻。
          b. 整個(gè)地網(wǎng)(包括水平、垂直接地體)都應(yīng)敷設(shè)降阻劑, 以提高整個(gè)地網(wǎng)的整體降阻效果和瞬間泄流能力、防腐蝕能力及地網(wǎng)的使用壽命。
          c. 工程用量并不是越多越好,一般應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定使用,根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況有所增減。
          目前,降阻劑對(duì)接地體的腐蝕及穩(wěn)定性還沒(méi)得到充分的解決,一些降阻劑雖然在剛施加完的短期內(nèi)起到了一定的降阻作用,但卻對(duì)鋼接地體造成嚴(yán)重的腐蝕,某些降阻劑中的化學(xué)成分隨著雨水流失而逐漸失去其降阻效果,使接地裝置的接地電阻迅速反彈,這是當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。同時(shí),不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的降阻劑對(duì)于降低接地電阻的效果也不同,其降阻系數(shù)因使用環(huán)境及條件的不同而不同,并沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)范,這些都應(yīng)根據(jù)具體的使用情況而選擇。
          施工質(zhì)量的好壞也是降阻劑發(fā)揮功效的關(guān)鍵。在降阻劑的施工過(guò)程中一定要嚴(yán)格遵守工藝要求,接地體應(yīng)被降阻劑全面包圍,并具有一定的厚度,覆蓋土要夯實(shí),以充分發(fā)揮降阻劑的降阻效果。
       
          3   結(jié)束語(yǔ)
          降阻劑的應(yīng)用降低了接地裝置的接地電阻,隨著接地降阻技術(shù)的發(fā)展,降阻劑行業(yè)將會(huì)逐步完善規(guī)范,更加長(zhǎng)效、無(wú)腐蝕性的降阻劑將會(huì)產(chǎn)生并應(yīng)用到接地工程中。
      參考文獻(xiàn):
      [1] GB50169--92,電氣裝置安全工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范[S],1993
      [2] DL/T621-1997.交流電氣裝置的接地[S],1997
      [3] 何善慶,降阻劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用[J].電世界,1996,5

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