牺牲阳极阴极保护接地电阻改善方案

11111 .......... 牺牲阳极法阴极保护的设计计算 实施阴极保护的金属集购物上的点位和电流分布函数是复杂的，它不仅与被保护金属结构物材料、牺牲阳极材料、环境介质条件直接相关，而且还与结构物的几何构型密切有关。从原理上考虑，牺牲样激发和外加电流阴极保护的点位、电流分布的计算式基本相同的，它们都是保护电流在复杂电阻体系上产生的电压降结果。绵延分布的管线是几何构型最简单的一种结构物，它是一维延伸的，在数学上容易处理。许多复杂几何构型物往往可以看作为若干一维节段的组合和叠加。所以，阴极保护的设计计算常以埋地管线作为计算对象。 牺牲阳极法阴极保护的设计计算一般包括以下几个步骤。 ⑴确定最小保护电流密度i 对被保护结构物的最小保护电流密度确定，首选亏电实验值。可在现场安装一临时店员和接地极进行馈电试验，再根据达到保护电位时所对应的极化电流强度，推算出最小保护电流密度的取值范围。若无馈电实验值，一般可根据文献资料和经验选取。也可采用下式进行理论计算： I=△EO/RU 式中i—保护电流密度，mA/m2 △E—最小保护电位对结构物自腐蚀电位的负偏移值（极化电位，mV），△EO通常取300mV，它是最小保护电位-850mV（SCE）与钢铁在普通土壤中自腐蚀电位【一般为-550 mV（SCE）】的差值； R—结构物表面防腐层的楼电阻率，Ω•m2。 保护电流密度是阴极保护实践和设计十分重要的参数。但它受到被保护结构物/环境介质体系许多因素的影响，如结构物材料种类，防腐层质量，介质的性质、组成、分布和变化，甚至温度、气候或微生物存在与活动等。它的数值往往变化很大，即使在阴极保护运行过程中也是变化的。因此，要求准确的计算几乎是不可能的，但它仍是一个重要的参数值。对此，馈电试验或经验选取则是很有效的。 ⑵计算所需总保护电流强度I 根据被保护结构物的几何尺寸计算出需被被保护的总面积S（m），就可由保护电流密度i按下式计算所需总保护电流强度It（A）： It=S•i 对于埋地管道则为： It=πDL•i 式中D—被保护管道外径，m； L—管道长度，m。 ⑶计算牺牲阳极接界电阻Ra 牺牲阳极的接界电阻是决定牺牲阳极输出电流的关键影响因素之一。它可通过实验测量或计算获得。经过一系列推导可获得接界电阻的计算公式，文献资料报道的阳极接界电阻的计算公式很多，现推荐以下一些计算公式： ① 在土壤环境中的牺牲阳极接界电阻,即接地电阻的计算公式 a. 单支立式圆柱形牺牲阳极无填料（即填包料，下同）时，阳极接地电阻的计算公式为： RV1=p/2πL（In2L/d+1/2ln〔4t+L〕/〔4t-L〕） b. 单支立式圆柱形牺牲阳极有填料时，阳极接地电阻的计算公式为： RV2= p/2πLa（In2La/D+1/2ln〔4t+L〕/〔4t-L〕+pa/p×In×D/d） c. 但是水平式圆柱形牺牲阳极有填料时，阳极接地电阻的计算公式为： Rh= p/2πLa（In2La/D+In×La/2t+pa/p×In×D/d） 以上三式中，La＞＞d,t＞＞La/4。 11111 .......... 式中R和R—分别为立式和水平式的阳极接地电阻(R无填料，Rv2有填料)，Ω； p和pa—分别为土壤和阳极填料的电阻率，Ω•m； L和L—分别为阳极和阳极填料柱的长度，m； d和D—分别为阳极和填料的直径，m； t—阳极中心至地表面的距离，m。 对土壤中金属结构物进行牺牲阳极保护时，为提供足够的保护电流及施工安装方面的考虑，常采用多支阳极并联安装方式。对一个阳极组的总接地电阻R（Ω）可按下式计算： Rt=η×R/n 式中n—并联阳极支书； η—并联阳极修正系数。 多支阳极并联的总结地电阻一般比里理论计算值大，这时阳极直接按屏蔽作用的结果。可按照实际情况根据阳极之间的距离、并联支数及阳极长度在图4-23中火表4-29中选取修正系数η。

② 在水环境中的牺牲阳极接界电阻，即接水电阻的计算公式 长条形阳极的接水电阻R（Ω）计算公式为： Ra= p/2Πl(In×4L/r-1) 式中L—阳极的长度，cm； P—水介质的电阻率，Ω•cm； R—阳极的等效半径，cm，S=（长+宽）/2，长≥2×宽。 b. 板状阳极的接水电阻RA(Ω)计算公式为： 11111 .......... RA=p/2S c． 镯式阳极的接水电阻RA(Ω)计算公式为： RA=0.315p/ A为阳极横截面积，cm2。 式中，S为阳极两边的平均长度，cm；且式中，A为阳极表面积，cm。 ⑷计算单支阳极的输出电流I 对牺牲阳极-土壤-被保护结构物（阴极）构成的点回路，根据欧姆定律可按下式计算单支阳极的输出电流Ia： Ia=(EC-ΔEC)-(Ea+ΔEa)/Ra+Rc+Rw≈ΔE/Ra 式中 Ia—单支阳极输出电流，A； Ec和Ea—分别为阴极和阳极的开路电位，V； △ Ec和△Ea—分别为阴极和阳极的极化电位值，v； Rc和Ra—分贝为阴极和阳极的接界电阻（接地或接水电阻），Ω； Rw—导线电阻，Ω； △E—阴极和阳极工作时的有效电位差，在这里就是所谓驱动电压，V。 当R合R可忽略不计时，可获得相应的近似式，见式（4-19）。显然，单支阳极的输出电流主要取决于阳极的接界电阻R。 也可根据经验公式来计算单支阳极输出电流，由此可省却一系列复杂的计算，下面列出美国HARCO防腐蚀公司对埋地镁阳极和锌阳极总结地经验公式： Img=150000Fy/p Izn=150000Fy/p 式中Img和Izn —分别为单支镁阳极和单支锌阳极的输出电流，mA； P—土壤电阻率，Ω•cm； f—质量系数，可查表4-30获得； Y—被保护技能书对地（水）电位修正系数，可查表4-31获得。 当被保护金属结构物表面敷有良好的防腐层时，阳极输出电流将显著小于裸金属条件下的输出电流。此时，是（4-20）和（4-21）的系数可考虑分别减小20%。 11111

.......... ⑸计算阳极组的总输出电流I 为了降低阳极的接地电阻，对管道提供足够保护电流以及施工安装方面的考虑，往往采用多支阳极并联安装的方式。多支阳极并联安装的阳极组总输出电流I可按下式计算： In=nIa/η 式中In—阳极组的总输出电流,A In—单支阳极输出电流，A n—阳极组中的阳极支数； η—并联阳极修正系数，主要是考虑各阳极间的屏蔽效应，可有阿图4-23或表（4-19）、（4-20）或式（4-21）可⑺ 计算得单支阳极的输出电流I，由此可从下式计算确定对该结构物实施牺牲阳极保护所需阳极的总数量N： N=σIt/Ia 式中 I—所需总保护电流，A； I—单支阳极输出电流，A； σ—备用系数，一般取2~3倍。 ⑺计算阳极工作寿命T 可根据法拉电解定律计算牺牲阳极的有效工作寿命，即使用寿命T： T=u•m/e•Ia 式中 T—阳极工作寿命，a； m—阳极净质量，kg； u—阳极利用系数，对长条形阳极取0.9，对其它形状阳极取0.85； e—阳极消耗率，kg/(A•a); I—阳极的平均输出电流，A。 ⑻计算两组牺牲阳极间的保护范围 每组（站）牺牲阳极对被保护结构物实施的有效保护范围，是很重要的设计和评价参数。为了简化计算，首先考虑埋地管线上的牺牲阳极保护。对于一维的有限长被保护管道上的电位分布和电流分布，采用牺牲阳极保护和采用外加电流法阴极保护的计算过程和结果是相同的。每组阳极的保护范围可通过两组（站）牺牲阳极间的长度来评价。可按下式计算两组（站）牺牲阳极间的有效保护长度2L： 2L2=2/a•arcch•EA/Emin 式中2L—两组（站）牺牲那个阳极间的有效保护长度，M； E和E—分别是牺牲阳极接入点（通电点）和两组阳极之间的中间点所允许达到的管道电位的最大负偏移值和最小负偏值，v ; α—衰减系数

牺牲阳极阴极保护接地电阻改善方案 11111

.......... (2011-01-10 22:32:50)

标签： 杂谈

本文与大家共同学习！ 输电线路铁塔接地系统改造 牺牲阳极（阴极保护）设计及施工 摘要 降低杆塔接地装置的接地电阻是提高输变电线路耐雷水平的一项十分重要的措施．对于多石少土的辽西山区线路杆塔．用传统施工方法接地电阻很难达到要求，根据多年运行经验，降低山区输电线路杆塔接地电阻是防雷的一种有效方法。

前言 雷电危害与接地电阻 在架空输电线路设计中，防雷设计是必须考虑的一个重要因素，随着电力系统的发展，雷击输电线路而引起的事故也日益增多，据资料介绍：在我国高压输电线路的总跳闸次数中，由雷击引起的约占40％～70％，尤其在雷电活动强烈、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击输电线路而引起的事故率更高，造成巨大的经济损失。 当雷电击中接闪器。电流沿引下线向大地泄放时对地电位升高。有可能向临近的物体跳击，称为雷电“反击”。雷电直击在输电线路上的避雷线，如果接地电阻过大，就会对线路造成损伤，断路或击穿瓷瓶造成短路跳闸。从而造成停电事故。高山杆塔不仅路途遥远，攀爬也很困难，更换一次设备非常困难，这给维护增加了许多难度，而跳闸率恰恰又是电力系统考核的一个重要指标。由此可见接地系统在电力输变线路防雷中的重要性。 1、接地电阻 在超高压输电线路中，多以不大于10 n作为接地电阻的要求。我局的超高压输电线路比较长，途经地区的地理条件比较复杂，经常会遇到山上都是石头，或者多石少土的情况。通常的施工方法很难达到要求，经常是花费了很大的人力、物力，接地电阻还是达不到要求。