在早期直流輸電工程的海岸和海水接地極中廣泛應(yīng)用課件

課程內(nèi)容第七章高壓直流輸電線(xiàn)路2023/1/51課程內(nèi)容第七章高壓直流輸電線(xiàn)路2022/12/281一、接地極作用接地極主要作用有：

1）鉗制中性點(diǎn)電位。如單級(jí)金屬回線(xiàn)、雙極兩端不接地、雙極一端接地

2）鉗制中性點(diǎn)并提供直流電流通路。單級(jí)大地回線(xiàn)、雙極兩端接地接地極電流：?jiǎn)螛O運(yùn)行電流、兩極不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行電流、兩極對(duì)稱(chēng)運(yùn)行電流2023/1/52一、接地極作用接地極主要作用有：接地極電流：?jiǎn)螛O運(yùn)行電流、兩二、接地極運(yùn)行特性直流輸電大地回線(xiàn)方式的優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)，但也會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響。其主要表現(xiàn)在三方面：電磁效應(yīng)、熱力效應(yīng)、電化效應(yīng)。①直流電流場(chǎng)會(huì)改變接地極附近大磁場(chǎng)，可能使依靠大地磁場(chǎng)工作設(shè)施受影響。如：指南針、船上的磁羅盤(pán)②大地電位升高，對(duì)地下金屬管道、鎧裝電纜、接地電氣設(shè)備（變壓器、電力系統(tǒng)等）影響，因?yàn)檫@些設(shè)備比大地更能提供卸載電流通道。③極址附近出現(xiàn)跨步電壓和接觸電勢(shì)

④與接地極相連的接地引線(xiàn)中的諧波電流產(chǎn)生多頻交變磁場(chǎng)可能影響無(wú)線(xiàn)通訊⑤對(duì)水生物影響。電位梯度達(dá)到2.5V/M時(shí)，魚(yú)類(lèi)會(huì)處于假死狀態(tài)。⑥海水中產(chǎn)生氯氣，腐蝕金屬、橡膠等材料設(shè)備，毒死水中生物。（1）電磁效應(yīng)

當(dāng)強(qiáng)大直流電流經(jīng)接地極注入大地時(shí)，在極址土壤中形成一個(gè)恒定直流電磁場(chǎng)并伴隨出現(xiàn)大地電位升高、地面跨步電壓、接觸電勢(shì)等。2023/1/53二、接地極運(yùn)行特性直流輸電大地回線(xiàn)方式的優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)（2）熱力效應(yīng)●熱力效應(yīng)由于不同土壤電阻率的接地極呈現(xiàn)出不同的電阻率值，●在直流電流的作用下，電極溫度將升高?！癞?dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，土壤中的水分將可能被蒸發(fā)掉，●土壤的導(dǎo)電性能將會(huì)變差，電極將出現(xiàn)熱不穩(wěn)定，●嚴(yán)重時(shí)將可使土壤燒結(jié)成幾乎不導(dǎo)電的玻璃狀體，●電極將喪失運(yùn)行功能。影響電極溫升的主要土壤參數(shù)有土壤電阻率、熱導(dǎo)率、熱容率和濕度等。因此，對(duì)于陸地(含海岸)電極，希望極址土壤有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，有較大的熱容系數(shù)和足夠的濕度，這樣才能保證接地極在運(yùn)行中有良好的熱穩(wěn)定性能。2023/1/54（2）熱力效應(yīng)●熱力效應(yīng)由于不同土壤電阻率的接地極呈現(xiàn)出●當(dāng)直流電流通過(guò)電解液時(shí)，在電極上便產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)；●電解液中的正離子移向陰極，在陰極和電子結(jié)合而進(jìn)行還原反應(yīng)；●負(fù)離子移向陽(yáng)極，在陽(yáng)極給出電子而進(jìn)行氧化反應(yīng)?！翊蟮刂械乃望}類(lèi)物質(zhì)相當(dāng)于電解液，當(dāng)直流電流通過(guò)大地返回時(shí)，在陽(yáng)極上產(chǎn)生氧化反應(yīng)，使電極發(fā)生電腐蝕。電腐蝕不僅僅發(fā)生在電極上，也同樣發(fā)生在埋在極址附近的地下金屬設(shè)施的一端和電力系統(tǒng)接地網(wǎng)上。

此外，在電場(chǎng)的作用下，靠近電極附近土壤中的鹽類(lèi)物質(zhì)可能被電解，形成自由離子。譬如在沿海地區(qū)，土壤中含有豐富的鈉鹽(NaCl)，可電解成鈉離子和氯離子。這些自由離子在一定的程度上將影響到電極的運(yùn)行性能。（3）電化效應(yīng)2023/1/55●當(dāng)直流電流通過(guò)電解液時(shí)，在電極上便產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)；（3

依據(jù)接地極運(yùn)行時(shí)所表現(xiàn)的待性，并考慮到接地極運(yùn)行特性和地中電流的分布情況，極址一般應(yīng)具備以下條件：

三、對(duì)接地極極址的要求1）和換流站要有一定的距離，通常在20～60km之間，不要太近，也不要太遠(yuǎn)。如果距離太近，則換流站接地網(wǎng)易拾起較多的地電流，影響電網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行和腐蝕接地網(wǎng)；如果距離太遠(yuǎn)，則會(huì)增大線(xiàn)路投資和造成換流站中性點(diǎn)電位過(guò)高。另外，極址對(duì)重要的交流變電站也要有足夠的距離，一般應(yīng)大于lOkm。2）有寬闊并且導(dǎo)電性能良好(土壤電阻率低)的大地散流區(qū)，尤其是在極址附近范圍內(nèi)，土壤電阻率應(yīng)在100Ωm以下。這對(duì)于降低接地極造價(jià)，減少地面跨步電壓和保證接地極安全穩(wěn)定運(yùn)行起著十分重要的作用。3）土壤應(yīng)有足夠的水分，即使在大電流長(zhǎng)時(shí)問(wèn)運(yùn)行的情況下，土壤也應(yīng)保持潮濕。表層(靠近電極)的土壤應(yīng)有較好的熱特性(熱導(dǎo)率和熱容率高)。接地極尺寸大小住往受到發(fā)熱控制，所以土壤具有好的熱特性，這對(duì)于減少接地電極的尺寸是很有意義的。2023/1/56

依據(jù)接地極運(yùn)行時(shí)所表現(xiàn)的待性，并考慮到接地極運(yùn)行4)附近無(wú)復(fù)雜和重要的地下金屬設(shè)施，無(wú)或盡可能少地具有接地電氣(如電力、通信)設(shè)備系統(tǒng)，以免造成地下金屬設(shè)施被腐蝕或增加防腐蝕措施的困難，避免或減小對(duì)接地電氣設(shè)備系統(tǒng)帶來(lái)的不良影響和投資。6)接地極引線(xiàn)走線(xiàn)方便，造價(jià)低廉。5）按地極埋設(shè)處的地面應(yīng)該平坦，這不但能給施工和運(yùn)行帶來(lái)方便，而且對(duì)接地極運(yùn)行性能也帶來(lái)好處。2023/1/574)附近無(wú)復(fù)雜和重要的地下金屬設(shè)施，無(wú)或盡可能少地具有接地電接地極材料是指接地極散流(饋電)材料和活性填充材料。接地極散流(饋電)材料的作用：將電流導(dǎo)人大地；活性填充材料的主要作用：是保護(hù)饋電材料，提高接地極的使用壽命，改善接地極發(fā)熱特性，一般只用于陸地接地極和海岸接地極。常用的散流材料有：1）鐵（鋼）2）石墨3）高硅鑄鐵與高硅珞鐵4）鐵氧體電極5）銅四、接地極材料2023/1/58接地極材料是指接地極散流(饋電)材料和活性填充材料。●鐵(鋼)碳鋼分為低碳鋼(含碳量<0．25％)、中碳鋼(含碳量為0．25％—0．6％)和高碳鋼(含碳量>0．6％)三種?！窠?jīng)研究結(jié)果表明，碳鋼直接放在土壤中的平均電腐蝕率約9kg／(A·年)；碳鋼碳含量低，抗電解腐蝕性能較強(qiáng)，但差別并不十分明顯?！裼稍囼?yàn)結(jié)果表明：放在焦碳中碳鋼電腐蝕明顯地低于9kg(A·年)，但含水量增加腐蝕率也增加，特別是當(dāng)?shù)叵滤泻S富導(dǎo)電物質(zhì)如NaCl、Ca2+、M／“等時(shí)，則鋼棒pf／設(shè)焦炭床結(jié)構(gòu)的鋼棒電解速率將大大增加。此外，隨著含鹽量的增加，碳鋼的電解速率也明顯增大。碳鋼在土壤或海水中，其化學(xué)腐蝕有以下典型的趨勢(shì)：氧氣是加速腐蝕的主要原因。土壤(或海水)中含氧量越高，化學(xué)腐蝕速度越快。因?yàn)樘间摫砻娴木植扛g取決于陰極反應(yīng)，陰極反應(yīng)的去極化隨到達(dá)陽(yáng)極的氧含量的增加而加快[o碳鋼在含氧豐富的海水中電化學(xué)腐蝕特別快。參考文獻(xiàn)介紹了碳鋼在含氧豐富的海水飛濺區(qū)的電化學(xué)腐蝕速度是無(wú)氧情況下腐蝕速度幾十倍，厚度達(dá)1．27mm／年。這是因?yàn)樵陲w濺區(qū)更易獲得O：。直流接地極陽(yáng)極附近發(fā)生析氧反應(yīng)，附近的土壤存在著大量氧氣，且不斷有補(bǔ)充和增加，直至到含氧量飽和析出。因此，直流接地陽(yáng)極除電解腐蝕外，還有嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕。1．鐵(鋼)碳鋼2023/1/59●鐵(鋼)碳鋼分為低碳鋼(含碳量<0．25％)、中碳鋼(●石墨是惰性材料，是由焦炭在2000-2400燒結(jié)而成。石墨分子結(jié)構(gòu)呈晶體結(jié)構(gòu)，其晶體結(jié)構(gòu)中不顯示陽(yáng)離子晶格和流動(dòng)電子，其共價(jià)鍵非常穩(wěn)定，在常溫電解液中不會(huì)發(fā)生離子化。其導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能更接近金屬，電解速率很小，適合作直流陽(yáng)極。在早期直流輸電工程的海岸和海水接地極中廣泛應(yīng)用。但是由于石墨具有非常松散的層狀結(jié)構(gòu)，有明顯的多孔性，氣體容易滲入石墨的層狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，破壞層間較弱的結(jié)合使石墨變成疏松的粉狀物質(zhì)而溶解。其溶解速度與析出O，量有關(guān)，即與散出電流有關(guān)。一般石墨電極都用合成樹(shù)脂浸漬，使合成樹(shù)脂在石墨的微孑L中固化，阻止02的侵人。由于陽(yáng)極析出C1：對(duì)合成樹(shù)脂有浸漬破壞作用，破壞其固化，使石墨點(diǎn)蝕而溶解。所以在海岸和海水環(huán)境中，石墨電極的壽命取決于浸漬劑保護(hù)作用時(shí)間的長(zhǎng)短，因而限制了這種材料的使用。新西蘭岸邊接地極在運(yùn)行9年后，用高硅鑄鐵更換了已損壞的石墨電極。目前，在陰極保護(hù)業(yè)中，國(guó)內(nèi)外基本上都用高硅鑄鐵替代石墨電極，因?yàn)楦吖梃T鐵也是一種理想陽(yáng)極材料，且抗腐蝕性?xún)?yōu)于石墨電極。2.石墨2023/1/510●石墨是惰性材料，是由焦炭在2000-2400燒結(jié)而成。石高硅鑄鐵是一種含硅量很高的鐵硅合金，作為一種抗腐蝕材料在陰極保護(hù)業(yè)中作輔助陽(yáng)極材料而廣泛地加以應(yīng)用。自1980年以來(lái)，高硅鑄鐵在直流接地極工程中也獲得了越來(lái)越多的應(yīng)用。高硅鑄鐵和高硅鉻鐵的電極基本成分3．高硅鑄鐵與高硅鉻鐵高硅鑄鐵之所以具有較強(qiáng)的抗腐蝕性，是因?yàn)殍T件表面很容易地氧化成一層致密的Si02薄膜，產(chǎn)生鈍化，從而阻礙了腐蝕的進(jìn)一步發(fā)展。高硅鑄鐵的抗腐蝕能力，隨合金中含硅量的增加而增強(qiáng)，高硅鑄鐵在有鹵鐵氣體，特別是在有氯氣生成的環(huán)境中應(yīng)用時(shí)，由于氯氣的腐蝕性很強(qiáng)，會(huì)浸入破壞致密的Si02晶體，使鑄鐵表面產(chǎn)生坑坑凹凹的點(diǎn)蝕現(xiàn)象，加速了高硅鑄鐵電極的腐蝕且不均勻，這就阻礙了它在海水中或其他一些場(chǎng)合的應(yīng)用2023/1/511高硅鑄鐵是一種含硅量很高的鐵硅合金，作為一種抗腐蝕國(guó)外近幾年研制了新一代電極材料——鐵氧體電極，并在陰極保護(hù)業(yè)中得到了推廣應(yīng)用。鐵氧體電極基本屬于不溶性材料，在海水中的電解速率小于1曠(A·年)，經(jīng)實(shí)測(cè)美國(guó)BAC鐵氧體電極在海水中的電解速率為875m~(A·年)4．鐵氧體電極鐵氧體電極的腐蝕特性要優(yōu)于高硅類(lèi)電極，是電極材料新一代抗腐蝕材料，并在國(guó)外的一些陰極保護(hù)工業(yè)中得到了應(yīng)用。國(guó)內(nèi)也有很多研究機(jī)構(gòu)在研制鐵氧體電極，并已成功地研制出適合作為電極的鐵氧體材料，但由于工藝的限制，至今國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一家研制成產(chǎn)品。5．銅銅分為紅銅、黃銅和青銅。但銅的價(jià)格卻是鐵的幾十倍，且銅進(jìn)入土壤后會(huì)污染地下水。所以，銅不宜作接地陽(yáng)極使用。但是，銅對(duì)海水的電化學(xué)腐蝕有很好的鈍化作用，裸銅作接地陰極是令人滿(mǎn)意的。2023/1/512國(guó)外近幾年研制了新一代電極材料——鐵氧體電極，并在陰五、接地極設(shè)計(jì)接地極分類(lèi)：1）陸地電極2）海洋電極，其中陸地電極敷設(shè)方式有水平型和垂直型2023/1/513五、接地極設(shè)計(jì)接地極分類(lèi)：1）陸地電極2）海洋電極，其中陸淺埋型電極埋設(shè)深度一般為數(shù)米，充分利用表層土壤電阻率較低的有利條件。因此淺埋型電極具有施工運(yùn)行方便，造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于極址表層土壤電阻率低，場(chǎng)地寬闊且地形較平坦的情況。水平淺埋型最常用的方法是把金屬電極埋設(shè)在焦炭中而不與土壤接觸，如圖所示。即在離地面某一深度(一般為1.5m左右)處開(kāi)挖一截面為b×b(b一般取0.3～0.6m)的正方形溝道，然后在溝道中填入焦炭層并夯實(shí)。在焦炭層的中央敷設(shè)一條鋼導(dǎo)體，最后用回填土將溝道填滿(mǎn)。焦炭必須搗碎，并有20％的細(xì)屑，其含量應(yīng)大于92％，含硫應(yīng)小于1％，灰份應(yīng)小于1％。1）陸地水平淺埋型。2023/1/514淺埋型電極埋設(shè)深度一般為數(shù)米，充分利用表層土壤電阻率較貴廣二回直流與云廣特高壓直流工程共用接地極方案采用直徑為940米＋700米二同心圓環(huán)電極布置，電極外環(huán)采用直徑70毫米的鋼棒，埋深4米，內(nèi)環(huán)采用直徑60毫米的鋼棒，埋深3.5米。鋼棒使用焦炭包裹，焦炭斷面尺寸外環(huán)為1.1米×1.1米、內(nèi)環(huán)為0.7米×0.7米，焦炭主要起保護(hù)、導(dǎo)流作用。同時(shí)為了確保電極安全運(yùn)行，在電極周邊設(shè)置檢測(cè)井、滲水井等裝置，監(jiān)測(cè)電極溫升，土壤溫度，電流分布和地面跨步電壓等。例：圖為施工人員在進(jìn)行土方回填作業(yè)圖為施工人員在進(jìn)行焦炭填充作業(yè)2023/1/515貴廣二回直流與云廣特高壓直流工程共用接地極方案采用直井型電極底端埋深一般為數(shù)十米，甚至達(dá)數(shù)百米深，如在瑞典南部穿越波羅的海直流電纜輸電工程中的試驗(yàn)電極，采用了深井型電極，其端部埋深達(dá)550m。井型電極最大的優(yōu)點(diǎn)是占地面積較小，且由于這種電極可直接將電流導(dǎo)入地層深處，因而對(duì)環(huán)境的影響較小。但井型電極一般適用于表層土壤電阻率高而深層較低的極址或極址場(chǎng)地受到限制的地方。這種形式接地極存在施工難度大，運(yùn)行時(shí)端點(diǎn)電流密度高和產(chǎn)生的氣體不易排出等問(wèn)題。2）陸地垂直型2023/1/516井型電極底端埋深一般為數(shù)十米，甚至達(dá)數(shù)百米深，如在瑞典南部穿1）海岸電極。海岸電極導(dǎo)電元件必須有支撐物，并設(shè)有牢固的圍欄式保護(hù)設(shè)施。

2）海水電極。其導(dǎo)電元件放置在海水中，有專(zhuān)門(mén)支撐設(shè)施和保護(hù)設(shè)施。

海岸電極常用一行直線(xiàn)排列的垂直電極。它們分別放在多孔的混凝土管道中，后者又放在由大塊礫石或卵石形成的多孔石床中，海水可以通過(guò)這些孔自由流動(dòng)，從而保證所需的接地電阻，帶走接地極附近的熱量，排去陽(yáng)極附近產(chǎn)生的氯氣和氧氣，右圖為其示意圖。如果海水自然流動(dòng)得不夠快，可建一個(gè)水泵系統(tǒng)不停地?fù)Q水。如果水不流動(dòng)，則陽(yáng)極溫升和腐蝕會(huì)大大增加。3）海洋電極敷設(shè)方式2023/1/5171）海岸電極。海岸電極導(dǎo)電元件必須有支撐物，并設(shè)有牢固的圍欄結(jié)束2023/1/518結(jié)束2022/12/2818課程內(nèi)容第七章高壓直流輸電線(xiàn)路2023/1/519課程內(nèi)容第七章高壓直流輸電線(xiàn)路2022/12/281一、接地極作用接地極主要作用有：

1）鉗制中性點(diǎn)電位。如單級(jí)金屬回線(xiàn)、雙極兩端不接地、雙極一端接地

2）鉗制中性點(diǎn)并提供直流電流通路。單級(jí)大地回線(xiàn)、雙極兩端接地接地極電流：?jiǎn)螛O運(yùn)行電流、兩極不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行電流、兩極對(duì)稱(chēng)運(yùn)行電流2023/1/520一、接地極作用接地極主要作用有：接地極電流：?jiǎn)螛O運(yùn)行電流、兩二、接地極運(yùn)行特性直流輸電大地回線(xiàn)方式的優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)，但也會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響。其主要表現(xiàn)在三方面：電磁效應(yīng)、熱力效應(yīng)、電化效應(yīng)。①直流電流場(chǎng)會(huì)改變接地極附近大磁場(chǎng)，可能使依靠大地磁場(chǎng)工作設(shè)施受影響。如：指南針、船上的磁羅盤(pán)②大地電位升高，對(duì)地下金屬管道、鎧裝電纜、接地電氣設(shè)備（變壓器、電力系統(tǒng)等）影響，因?yàn)檫@些設(shè)備比大地更能提供卸載電流通道。③極址附近出現(xiàn)跨步電壓和接觸電勢(shì)

④與接地極相連的接地引線(xiàn)中的諧波電流產(chǎn)生多頻交變磁場(chǎng)可能影響無(wú)線(xiàn)通訊⑤對(duì)水生物影響。電位梯度達(dá)到2.5V/M時(shí)，魚(yú)類(lèi)會(huì)處于假死狀態(tài)。⑥海水中產(chǎn)生氯氣，腐蝕金屬、橡膠等材料設(shè)備，毒死水中生物。（1）電磁效應(yīng)

當(dāng)強(qiáng)大直流電流經(jīng)接地極注入大地時(shí)，在極址土壤中形成一個(gè)恒定直流電磁場(chǎng)并伴隨出現(xiàn)大地電位升高、地面跨步電壓、接觸電勢(shì)等。2023/1/521二、接地極運(yùn)行特性直流輸電大地回線(xiàn)方式的優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)（2）熱力效應(yīng)●熱力效應(yīng)由于不同土壤電阻率的接地極呈現(xiàn)出不同的電阻率值，●在直流電流的作用下，電極溫度將升高?！癞?dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，土壤中的水分將可能被蒸發(fā)掉，●土壤的導(dǎo)電性能將會(huì)變差，電極將出現(xiàn)熱不穩(wěn)定，●嚴(yán)重時(shí)將可使土壤燒結(jié)成幾乎不導(dǎo)電的玻璃狀體，●電極將喪失運(yùn)行功能。影響電極溫升的主要土壤參數(shù)有土壤電阻率、熱導(dǎo)率、熱容率和濕度等。因此，對(duì)于陸地(含海岸)電極，希望極址土壤有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，有較大的熱容系數(shù)和足夠的濕度，這樣才能保證接地極在運(yùn)行中有良好的熱穩(wěn)定性能。2023/1/522（2）熱力效應(yīng)●熱力效應(yīng)由于不同土壤電阻率的接地極呈現(xiàn)出●當(dāng)直流電流通過(guò)電解液時(shí)，在電極上便產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)；●電解液中的正離子移向陰極，在陰極和電子結(jié)合而進(jìn)行還原反應(yīng)；●負(fù)離子移向陽(yáng)極，在陽(yáng)極給出電子而進(jìn)行氧化反應(yīng)?！翊蟮刂械乃望}類(lèi)物質(zhì)相當(dāng)于電解液，當(dāng)直流電流通過(guò)大地返回時(shí)，在陽(yáng)極上產(chǎn)生氧化反應(yīng)，使電極發(fā)生電腐蝕。電腐蝕不僅僅發(fā)生在電極上，也同樣發(fā)生在埋在極址附近的地下金屬設(shè)施的一端和電力系統(tǒng)接地網(wǎng)上。

此外，在電場(chǎng)的作用下，靠近電極附近土壤中的鹽類(lèi)物質(zhì)可能被電解，形成自由離子。譬如在沿海地區(qū)，土壤中含有豐富的鈉鹽(NaCl)，可電解成鈉離子和氯離子。這些自由離子在一定的程度上將影響到電極的運(yùn)行性能。（3）電化效應(yīng)2023/1/523●當(dāng)直流電流通過(guò)電解液時(shí)，在電極上便產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)；（3

依據(jù)接地極運(yùn)行時(shí)所表現(xiàn)的待性，并考慮到接地極運(yùn)行特性和地中電流的分布情況，極址一般應(yīng)具備以下條件：

三、對(duì)接地極極址的要求1）和換流站要有一定的距離，通常在20～60km之間，不要太近，也不要太遠(yuǎn)。如果距離太近，則換流站接地網(wǎng)易拾起較多的地電流，影響電網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行和腐蝕接地網(wǎng)；如果距離太遠(yuǎn)，則會(huì)增大線(xiàn)路投資和造成換流站中性點(diǎn)電位過(guò)高。另外，極址對(duì)重要的交流變電站也要有足夠的距離，一般應(yīng)大于lOkm。2）有寬闊并且導(dǎo)電性能良好(土壤電阻率低)的大地散流區(qū)，尤其是在極址附近范圍內(nèi)，土壤電阻率應(yīng)在100Ωm以下。這對(duì)于降低接地極造價(jià)，減少地面跨步電壓和保證接地極安全穩(wěn)定運(yùn)行起著十分重要的作用。3）土壤應(yīng)有足夠的水分，即使在大電流長(zhǎng)時(shí)問(wèn)運(yùn)行的情況下，土壤也應(yīng)保持潮濕。表層(靠近電極)的土壤應(yīng)有較好的熱特性(熱導(dǎo)率和熱容率高)。接地極尺寸大小住往受到發(fā)熱控制，所以土壤具有好的熱特性，這對(duì)于減少接地電極的尺寸是很有意義的。2023/1/524

依據(jù)接地極運(yùn)行時(shí)所表現(xiàn)的待性，并考慮到接地極運(yùn)行4)附近無(wú)復(fù)雜和重要的地下金屬設(shè)施，無(wú)或盡可能少地具有接地電氣(如電力、通信)設(shè)備系統(tǒng)，以免造成地下金屬設(shè)施被腐蝕或增加防腐蝕措施的困難，避免或減小對(duì)接地電氣設(shè)備系統(tǒng)帶來(lái)的不良影響和投資。6)接地極引線(xiàn)走線(xiàn)方便，造價(jià)低廉。5）按地極埋設(shè)處的地面應(yīng)該平坦，這不但能給施工和運(yùn)行帶來(lái)方便，而且對(duì)接地極運(yùn)行性能也帶來(lái)好處。2023/1/5254)附近無(wú)復(fù)雜和重要的地下金屬設(shè)施，無(wú)或盡可能少地具有接地電接地極材料是指接地極散流(饋電)材料和活性填充材料。接地極散流(饋電)材料的作用：將電流導(dǎo)人大地；活性填充材料的主要作用：是保護(hù)饋電材料，提高接地極的使用壽命，改善接地極發(fā)熱特性，一般只用于陸地接地極和海岸接地極。常用的散流材料有：1）鐵（鋼）2）石墨3）高硅鑄鐵與高硅珞鐵4）鐵氧體電極5）銅四、接地極材料2023/1/526接地極材料是指接地極散流(饋電)材料和活性填充材料?！耔F(鋼)碳鋼分為低碳鋼(含碳量<0．25％)、中碳鋼(含碳量為0．25％—0．6％)和高碳鋼(含碳量>0．6％)三種?！窠?jīng)研究結(jié)果表明，碳鋼直接放在土壤中的平均電腐蝕率約9kg／(A·年)；碳鋼碳含量低，抗電解腐蝕性能較強(qiáng)，但差別并不十分明顯?！裼稍囼?yàn)結(jié)果表明：放在焦碳中碳鋼電腐蝕明顯地低于9kg(A·年)，但含水量增加腐蝕率也增加，特別是當(dāng)?shù)叵滤泻S富導(dǎo)電物質(zhì)如NaCl、Ca2+、M／“等時(shí)，則鋼棒pf／設(shè)焦炭床結(jié)構(gòu)的鋼棒電解速率將大大增加。此外，隨著含鹽量的增加，碳鋼的電解速率也明顯增大。碳鋼在土壤或海水中，其化學(xué)腐蝕有以下典型的趨勢(shì)：氧氣是加速腐蝕的主要原因。土壤(或海水)中含氧量越高，化學(xué)腐蝕速度越快。因?yàn)樘间摫砻娴木植扛g取決于陰極反應(yīng)，陰極反應(yīng)的去極化隨到達(dá)陽(yáng)極的氧含量的增加而加快[o碳鋼在含氧豐富的海水中電化學(xué)腐蝕特別快。參考文獻(xiàn)介紹了碳鋼在含氧豐富的海水飛濺區(qū)的電化學(xué)腐蝕速度是無(wú)氧情況下腐蝕速度幾十倍，厚度達(dá)1．27mm／年。這是因?yàn)樵陲w濺區(qū)更易獲得O：。直流接地極陽(yáng)極附近發(fā)生析氧反應(yīng)，附近的土壤存在著大量氧氣，且不斷有補(bǔ)充和增加，直至到含氧量飽和析出。因此，直流接地陽(yáng)極除電解腐蝕外，還有嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕。1．鐵(鋼)碳鋼2023/1/527●鐵(鋼)碳鋼分為低碳鋼(含碳量<0．25％)、中碳鋼(●石墨是惰性材料，是由焦炭在2000-2400燒結(jié)而成。石墨分子結(jié)構(gòu)呈晶體結(jié)構(gòu)，其晶體結(jié)構(gòu)中不顯示陽(yáng)離子晶格和流動(dòng)電子，其共價(jià)鍵非常穩(wěn)定，在常溫電解液中不會(huì)發(fā)生離子化。其導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能更接近金屬，電解速率很小，適合作直流陽(yáng)極。在早期直流輸電工程的海岸和海水接地極中廣泛應(yīng)用。但是由于石墨具有非常松散的層狀結(jié)構(gòu)，有明顯的多孔性，氣體容易滲入石墨的層狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，破壞層間較弱的結(jié)合使石墨變成疏松的粉狀物質(zhì)而溶解。其溶解速度與析出O，量有關(guān)，即與散出電流有關(guān)。一般石墨電極都用合成樹(shù)脂浸漬，使合成樹(shù)脂在石墨的微孑L中固化，阻止02的侵人。由于陽(yáng)極析出C1：對(duì)合成樹(shù)脂有浸漬破壞作用，破壞其固化，使石墨點(diǎn)蝕而溶解。所以在海岸和海水環(huán)境中，石墨電極的壽命取決于浸漬劑保護(hù)作用時(shí)間的長(zhǎng)短，因而限制了這種材料的使用。新西蘭岸邊接地極在運(yùn)行9年后，用高硅鑄鐵更換了已損壞的石墨電極。目前，在陰極保護(hù)業(yè)中，國(guó)內(nèi)外基本上都用高硅鑄鐵替代石墨電極，因?yàn)楦吖梃T鐵也是一種理想陽(yáng)極材料，且抗腐蝕性?xún)?yōu)于石墨電極。2.石墨2023/1/528●石墨是惰性材料，是由焦炭在2000-2400燒結(jié)而成。石高硅鑄鐵是一種含硅量很高的鐵硅合金，作為一種抗腐蝕材料在陰極保護(hù)業(yè)中作輔助陽(yáng)極材料而廣泛地加以應(yīng)用。自1980年以來(lái)，高硅鑄鐵在直流接地極工程中也獲得了越來(lái)越多的應(yīng)用。高硅鑄鐵和高硅鉻鐵的電極基本成分3．高硅鑄鐵與高硅鉻鐵高硅鑄鐵之所以具有較強(qiáng)的抗腐蝕性，是因?yàn)殍T件表面很容易地氧化成一層致密的Si02薄膜，產(chǎn)生鈍化，從而阻礙了腐蝕的進(jìn)一步發(fā)展。高硅鑄鐵的抗腐蝕能力，隨合金中含硅量的增加而增強(qiáng)，高硅鑄鐵在有鹵鐵氣體，特別是在有氯氣生成的環(huán)境中應(yīng)用時(shí)，由于氯氣的腐蝕性很強(qiáng)，會(huì)浸入破壞致密的Si02晶體，使鑄鐵表面產(chǎn)生坑坑凹凹的點(diǎn)蝕現(xiàn)象，加速了高硅鑄鐵電極的腐蝕且不均勻，這就阻礙了它在海水中或其他一些場(chǎng)合的應(yīng)用2023/1/529高硅鑄鐵是一種含硅量很高的鐵硅合金，作為一種抗腐蝕國(guó)外近幾年研制了新一代電極材料——鐵氧體電極，并在陰極保護(hù)業(yè)中得到了推廣應(yīng)用。鐵氧體電極基本屬于不溶性材料，在海水中的電解速率小于1曠(A·年)，經(jīng)實(shí)測(cè)美國(guó)BAC鐵氧體電極在海水中的電解速率為875m~(A·年)4．鐵氧體電極鐵氧體電極的腐蝕特性要優(yōu)于高硅類(lèi)電極，是電極材料新一代抗腐蝕材料，并在國(guó)外的一些陰極保護(hù)工業(yè)中得到了應(yīng)用。國(guó)內(nèi)也有很多研究機(jī)構(gòu)在研制鐵氧體電極，并已成功地研制出適合作為電極的鐵氧體材料，但由于工藝的限制，至今國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一家研制成產(chǎn)品。5．銅銅分為紅銅、黃銅和青銅。但銅的價(jià)格卻是鐵的幾十倍，且銅進(jìn)入土壤后會(huì)污染地下水。所以，銅不宜作接地陽(yáng)極使用。但是，銅對(duì)海水的電化學(xué)腐蝕有很好的鈍化作用，裸銅作接地陰極是令人滿(mǎn)意的。2023/1/530國(guó)外近幾年研制了新一代電極材料——鐵氧體電極，并在陰五、接地極設(shè)計(jì)接地極分類(lèi)：1）陸地電極2）海洋電極，其中陸地電極敷設(shè)方式有水平型和垂直型2023/1/531五、接地極設(shè)計(jì)接地極分類(lèi)：1）陸地電極2）海洋電極，其中陸淺埋型電極埋設(shè)深度一般為數(shù)米，充分利用表層土壤電阻率較低的有利條件。因此淺埋型電極具有施工運(yùn)行方便，造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于極址表層土壤電阻率低，場(chǎng)地寬闊且地形較平坦的情況。水平淺埋型最常用的方法是把金屬電極埋設(shè)在焦