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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)：5225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噸鋼材，而且還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)電性能較好的無機(jī)化合物加上適當(dāng)?shù)乃苄噪娊赓|(zhì)與固化劑組成無機(jī)化學(xué)降阻劑的發(fā)展過程。
降阻劑研制始于20世紀(jì)70年代，有關(guān)部門組織電力部、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機(jī)化學(xué)降阻劑。同期還興起一些民間組織從事開發(fā)生產(chǎn)，至1988年末有近30家生產(chǎn)廠將不同種類的降阻劑推向市場(chǎng)。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(xué)降阻劑和物理降阻劑兩大類。
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題。同時(shí)，不同廠家生產(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
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)：
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