接地网防腐工程中的阴极保护设计

接地网防腐工程中的阴极保护设计 p 7 b5 I L r 1 概述 接地装置是发电厂 变电站 通信站中确保工作接地 防雷接地 保护接地的 必备设施 出于经济方面的考虑 接地装置一般采用镀锌碳钢 扁钢 圆钢 组成立体接地网 由于长期处于地下恶劣的运行环境中 土壤带来化学与电化 学腐蚀不可避免 同时还要承受巨大的排流与杂散电流腐蚀 接地网的腐蚀是 电网系统问题与事故的主要来源之一 1 2 因此 确保接地网免受腐蚀是电网 稳定安全运行的前提 在各种接地网防护措施中 阴极保护是一项科学 可行 的方法 尤其对于业已运行的接地网的保护 有其独特的优点 d5 D2 r B7 H a 2 阴极保护原理 通过对受保护金属设施 如变电站的接地网 进行阴极极化 使之变成一个大 阴极 从而防止金属腐蚀 金属只有在阳极状态下才可能腐蚀 此即所谓的 阴极保护 阴极保护可通过两种方法实现 一是牺牲阳极法 二是外加电流法 牺牲阳极法简单易行 无须维护 它是在被保护的接地网上连接电位更负 更 容易腐蚀的金属或合金 如镁及镁合金阳极 锌合金阳极 靠阳极的腐蚀溶 解达到保护阴极 接地网 的目的 外加电流法是利用外加直流电源 将被保 护的金属与电源负极连接 使之变成阴极而达到防止金属腐蚀的目的 两种保 护方式各有千秋 具体的选择是根据保护电流 土壤电阻率及现场的其他情况 决定的 但它们在接地网的保护中都有成功的应用 7 Q0 2 P N V 3 y h4 O9 R K 日本美国 极强6 W 0 C 5 f 5 q2 O D7 Y v p 90 J U X g W 20 100 Q N S2 V I1 S 50 100 u3 y E E7 k1 f 2 f n 45 605 R V e p N3 r8 m w 45 60 很弱 N4 Q z0 J I9 w 100 100 H3 w s2 q8 J4 R7 J h 608 j A q2 A A3 c v 60 1006 G s W4 0 Z j 7 D B7 I9 l5 C6 b 土壤电阻率是接地网阴极保护设计中的主要考察指标之一 它一般通过交 流四极法测得 4 3 b e i8 A3 L v6 W 土壤的氧化还原电位 一般在 300 mV 700 mV 之间 也是评定土壤腐蚀 性的指标之一 表 2 给出了土壤氧化还原电位 Eh 与土壤腐蚀性的关系 u7 h F Z f 不腐蚀 O B B v a V0 A A J8 0 P 氧化还原电位是反映微生物参与土壤腐蚀的一个参考指标 其值低时 嫌 气微生物活动增强 可导致接地网的微生物腐蚀 土壤的氧化还原电位通过甘 汞做参比电极 铂电极做工作电极测得 9 3 W i4 Y g M0 1 v L E S1 a7 3 Q 英国的研究表明 4 低电阻率 20 m 的土壤具有腐蚀危险性 pH 7 时 若氧化还原电位较低 400 mV SHE 这种土壤适合硫酸盐还原菌生 长 也具有腐蚀危险性 对于这两种判据的边界情况 可以用土壤含水率判断 即含水率超过 20 的土壤具有腐蚀性 G1 l X K6 W V G7 Y7 s q v8 s 另外 土壤中的盐分 尤其是 Cl 含气量 O2 微生物类型 有机质 杂散电流等也会对土壤的腐蚀性产生影响 8 x x5 x 5 B1 X R2 s7 k 6 按公式计算阳极接地电阻与输出电流 3 按阴极保护设计年限 一般为 25 30 年 计算所需的阳极质量 再根据单个阳极质量计算出需布置的阳极个 数 7 选择牺牲阳极填包料 确定阳极埋设方式 立式或卧式 8 确定阴极保护的测试系统 4 2 接地网外加电流式阴极保护设计 m0 f r I 除按接地网保护总电流选择恒电位仪 辅助阳极外 其余基本与 3 1 同 由于 接地网碳钢一般无涂层 不需考虑因达到析氢电位而出现的涂层脱落问题 不 过 出于经济性考虑 一般实测保护电位应不小于 1 15V 相对 Cu CuSO4 饱 和电极 为宜 5 设计实例5 V0 g4 Q t N l s8 g2 2 I H1 Z r2 o 为阳极中心至地面距离 其值为 0 865m 由此计算 RH 2 87 3 U D0 w8 F0 f r R b 单只阳极输出电流计算 忽略回路电阻 阴极过渡电阻 I N f IA Ia 2 0 5 5 0 105 104 76 105 支7 0 X4 X T V9 c1 E5 C 阳极总质量 W 105 15 2 1596kg d 1 Y c S s1 m0 9 e 阳极工作寿命计算 T 0 85W I 0 85 1596 7 92 5 5 31 年2 c B4 a2 k I V 6 牺牲阳极 与填包料一起 按接地网走向均匀布置 并布置电位监测装置 7 t3 g0 S 5 Q b q M G 2 A3 L 2 对于已经投入