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                      接地降阻劑的發展與應用

                      發布時間:2020-07-02 瀏覽次數:4455次

                      接地降阻劑的發展與應用


                          接地是保障電氣、通信、微電子等設備及建筑物和人身安全的重要手段。為了保證電力系統的正常運行及人身和設備的安全,發電廠和變電站的電氣設備要做到可靠接地且具有較低的接地電阻值,但由于受客觀條件的限制,僅僅靠打角鐵樁、延長接地體及擴大接地網來達到這樣高的要求,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用,其降阻、防腐性能穩定,效果良好,是降低接地電阻的有效措施。
                          1、降阻劑的產生與發展
                          接地裝置是由一些水平或垂直的金屬電極構成的封閉或開環的網絡掩埋于地下。接地裝置的接地電阻與所在地區的自然土壤電阻率 成正比,而與閉合接地網總面積的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噸鋼材,而且還受電極間相互屏蔽效應及地域限制,即使投入成倍的鋼材也未必能達到預期的效果。于是,降阻劑就應運而生了。
                          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,在地下受到雨水、地下水的浸泡會逐漸流失,而且食鹽中的氯離子對接地體還有腐蝕作用。
                          20世紀70年代初, 日本科學家研制出一種長效降阻劑,它主要是化學合成樹脂與電解質溶液組成的凝膠狀物質,具有一定的耐雨水及地下水沖刷的能力,能較長時間地保持低電阻。但由于這種高分子化合物具有一定的毒性,大量使用會造成環境污染,對人體健康造成一定的威脅。
                          20世紀80年代后期,美國的Jones和南斯拉夫的Veleder在IEEE和CIGRE先后報出了以膨脹土為基底的降阻劑改善接地裝置性能的情況,是降阻劑由高導電率物質組成的混合物,發展到應用合成樹脂加上適量的交聯劑、固化劑組成有機化學降阻劑和由導電性能較好的無機化合物加上適當的水溶性電解質與固化劑組成無機化學降阻劑的發展過程。
                          降阻劑研制始于20世紀70年代,有關部門組織電力部、化工部下屬的10余個單位成立了降阻劑研制課題組,1983年前后列入“七五”重點攻關項目。以北京電力設計院、中試所和北京化工設計研究院為主,研制出聚乙酰胺等合成樹脂配制的有機化學降阻劑。以安徽中試所為主,研制出以膨脹土為基底的無機化學降阻劑。同期還興起一些民間組織從事開發生產,至1988年末有近30家生產廠將不同種類的降阻劑推向市場。l997年以后一種新型的物理降阻劑問世,從而使降阻劑明顯地分成了化學降阻劑和物理降阻劑兩大類。
                          化學降阻劑是以電解質為導電主體,不可避免地存在對接地裝置的腐蝕。而物理降阻劑正是在這種情況下產生的一種新型降阻劑。物理降阻劑是以非電解質固體粉末為導電材料,并以強堿弱酸為膠凝物,從根本上減輕了對金屬電極的腐蝕。同時它不受雨水的影響,導電特性不受酸堿鹽、高低溫、干濕度所限,直接靠本身的導電粉末起到降阻作用。對干旱、少雨、高寒地區更容易滿足接地電阻穩定性的要求。因此,物理降阻劑比化學降阻劑具有明顯的優勢,將逐步取代化學降阻劑。
                       
                          2 降阻劑的機理及應用
                          2.1 機理
                          降阻劑降低接地電阻的主要機理有以下幾方面。
                          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,形成樹根網狀,增大地中泄流面積。
                          d. 保護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電性能。
                          2.2 應用
                          降阻劑已在實際工程中得到廣泛應用,在使用中應注意以下幾方面的問題。
                          a. 實測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. 整個地網(包括水平、垂直接地體)都應敷設降阻劑, 以提高整個地網的整體降阻效果和瞬間泄流能力、防腐蝕能力及地網的使用壽命。
                          c. 工程用量并不是越多越好,一般應按設計規定使用,根據實際地質情況有所增減。
                          目前,降阻劑對接地體的腐蝕及穩定性還沒得到充分的解決,一些降阻劑雖然在剛施加完的短期內起到了一定的降阻作用,但卻對鋼接地體造成嚴重的腐蝕,某些降阻劑中的化學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,這是當前迫切需要解決的問題。同時,不同廠家生產的降阻劑對于降低接地電阻的效果也不同,其降阻系數因使用環境及條件的不同而不同,并沒有統一的規范,這些都應根據具體的使用情況而選擇。
                          施工質量的好壞也是降阻劑發揮功效的關鍵。在降阻劑的施工過程中一定要嚴格遵守工藝要求,接地體應被降阻劑全面包圍,并具有一定的厚度,覆蓋土要夯實,以充分發揮降阻劑的降阻效果。
                       
                          3   結束語
                          降阻劑的應用降低了接地裝置的接地電阻,隨著接地降阻技術的發展,降阻劑行業將會逐步完善規范,更加長效、無腐蝕性的降阻劑將會產生并應用到接地工程中。
                      參考文獻:
                      [1] GB50169--92,電氣裝置安全工程接地裝置施工及驗收規范[S],1993
                      [2] DL/T621-1997.交流電氣裝置的接地[S],1997
                      [3] 何善慶,降阻劑的開發和應用[J].電世界,1996,5

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