用于保護(hù)電桿和鍍鋅錨固件避免電偶腐蝕的方法技術(shù)

用于保護(hù)多個(gè)金屬電桿以及接地銅排避免在腐蝕土壤中電偶腐蝕的方法包括將桿電互連到接地網(wǎng)以及提供外加電流陽(yáng)極用于接地網(wǎng)的陰極保護(hù)。

Method for preventing electric pole and galvanized anchor from galvanic corrosion

For the protection of a plurality of metal poles and ground copper bars in the soil to avoid corrosion galvanic corrosion method includes electrical interconnections to the grounding rod and impressed current anode for cathodic protection of grounding grid.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】用于保護(hù)電桿和鍍鋅錨固件避免電偶腐蝕的方法本申請(qǐng)要求于2010年11月16日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)S/N61/414,144以及于2011年9月22日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的S/N61/537,640的優(yōu)先權(quán)。
本專利技術(shù)涉及保護(hù)電桿、塔架、接地銅排以及鍍鋅錨固件（anchor）避免在腐蝕性土壤中加速腐蝕的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)認(rèn)識(shí)到具有比變電站附近的鍍鋅鋼桿的本地（native）電位（-1，100mV）正電性更強(qiáng)的本地電位（-200mV）的變電站接地網(wǎng)形成電偶腐蝕電池，其導(dǎo)致鍍鋅鋼桿的加速腐蝕。為了應(yīng)對(duì)這種情況，鄰近接地網(wǎng)來(lái)安裝陽(yáng)極，并建立外加電流，以便使接地網(wǎng)的有效電位（瞬斷電位）偏移到約-1050mV。在該外加電流施加到接地網(wǎng)的情況下，金屬桿不再將接地網(wǎng)“看作”為大正電性陰極，這消除了桿的電化學(xué)腐蝕的動(dòng)力，從而保護(hù)桿避免受到腐蝕。附圖說(shuō)明圖1是目前現(xiàn)有技術(shù)電線桿（以及塔架）和變電站（具有銅接地網(wǎng)）裝備的局部剖開(kāi)的示意性側(cè)視圖；圖2是類似于圖1的但是根據(jù)本專利技術(shù)應(yīng)用外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；圖3是圖2的裝備的示意性平面圖；以及圖4是對(duì)于鍍鋅桿而言的使用壽命隨電位偏移而變化的曲線圖。具體實(shí)施方式圖1示出現(xiàn)有技術(shù)電力變電站10，其包括在變電站10下方的較大的地下銅接地網(wǎng)12。在典型的現(xiàn)有技術(shù)電力變電站中，接地線16從變電站10延伸到最近的電桿14，然后從一個(gè)電桿14延伸到下一個(gè)電桿，以及成系列的電桿14中的每一個(gè)經(jīng)由尾線（wirepigtail）18電連接到該接地線16。（應(yīng)當(dāng)指出的是，在附圖中的電桿14可表示電線桿或塔架，而且在該說(shuō)明書中詞語(yǔ)“桿”的使用還涵蓋塔架）。接地線16電連接到變電站10（即，其與變電站10處于電連續(xù)性），變電站10接著經(jīng)由接合線13電連接到銅接地網(wǎng)12，接地線16根據(jù)需要也可以是用于電子電路或防雷擊的中性回路線或屏蔽線。每個(gè)電線桿14也牢固地埋入到土地（土壤20）內(nèi)。本專利技術(shù)認(rèn)識(shí)到這種布置導(dǎo)致使得桿以及連接到桿的任何金屬錨固件加速腐蝕的電偶腐蝕電池，其原因在于桿14不管它們是否被鍍鋅都具有比變電站10的銅接地網(wǎng)12的負(fù)電性更強(qiáng)的本地電位。從桿14到變電站10的接地線16以及從變電站10到接地網(wǎng)12的接地線13提供從每一桿14到銅接地網(wǎng)12的電通路（電連續(xù)性），而土壤20本身提供用于完成電化學(xué)電路的離子通路。電線桿14（以及連接到桿14的任何金屬錨固件）有效地將變電站的銅接地網(wǎng)12“看作”為陰極，其具有比桿14（以及錨固件）的正電性更強(qiáng)的電位，而桿14（以及錨固件）則成為該腐蝕電池的陽(yáng)極。這意味著桿14（以及錨固件）失去電子并受到腐蝕。因此，桿14（以及錨固件）到變電站10和銅接地網(wǎng)12的連接由于電偶作用而導(dǎo)致電線桿14（以及錨固件）的加速腐蝕。銅接地網(wǎng)12的本地接地電位通常為約-200毫伏（mV），然而對(duì)于鍍鋅鋼桿而言的本地接地電位通常為從-700至-1100mV，這取決于存在的具體金屬間化合物層。當(dāng)接地網(wǎng)12和桿14通過(guò)經(jīng)由尾線18、線16、變電站10以及接合線13結(jié)合而電連通時(shí)，在所有電連通的結(jié)構(gòu)上獲得約-650mV的混合金屬電位，其是根據(jù)如下計(jì)算出來(lái)的算術(shù)平均值：（-1,100+（-200））/2=-650mV。該電位會(huì)隨著土壤腐蝕特性而改變。電位的該較大差異形成原電池，導(dǎo)致鍍鋅鋼桿14加速腐蝕，其中負(fù)電性更強(qiáng)的金屬（處于-1,100mV本地電位下的鍍鋅桿14以及錨固件）作為陽(yáng)極以及正電性更強(qiáng)的金屬（處于-200本地電位mV下的接地網(wǎng)12）作為陰極。當(dāng)然，上述是在將桿14通過(guò)變電站10到腐蝕性土壤中的銅接地網(wǎng)12的接地過(guò)程中出現(xiàn)的意想不到的后果。圖2和圖3示意性地示出為本專利技術(shù)主題的解決方案。如在圖3中最佳意識(shí)到的那樣，外加電流陽(yáng)極22設(shè)置在接地網(wǎng)12周圍以便包圍接地網(wǎng)12。在該特定實(shí)施例中，外加電流陽(yáng)極22在接地網(wǎng)12每一側(cè)的大約中點(diǎn)處以及在接地網(wǎng)以外大約十英尺的距離處設(shè)置在接地網(wǎng)12的北側(cè)、南側(cè)、東側(cè)以及西側(cè)。在該實(shí)施例中，將四個(gè)陽(yáng)極在主方向（N－S－E－W）上設(shè)置于接地網(wǎng)周圍以及設(shè)置在距離為L(zhǎng)/3.5（其中L是接地網(wǎng)給定側(cè)的長(zhǎng)度）的距離處是合適的。在其它情況下，可期望利用更多數(shù)量的陽(yáng)極或由于來(lái)自各個(gè)陽(yáng)極的所計(jì)算出的電流輸出而將陽(yáng)極與接地網(wǎng)的距離最小化。可替換地，連續(xù)的線性陽(yáng)極有時(shí)會(huì)是期望的，這些陽(yáng)極被鄰近接地網(wǎng)犁耕埋入或挖溝槽埋入。除了實(shí)用性之外，在理論上沒(méi)有為何陽(yáng)極不能設(shè)置在接地網(wǎng)內(nèi)側(cè)的理由，如果變電站設(shè)在那里，則安裝或修復(fù)會(huì)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備造成太多的干擾。外加電流陽(yáng)極可由任何合適的材料制成。適于外加電流陽(yáng)極的常用材料包括石墨、鑄造硅鐵或混合金屬氧化物線。多數(shù)類型是可商購(gòu)的。這些陽(yáng)極22經(jīng)由電線24電彼此連接，電線24又經(jīng)由電線28電連接到直流（DC）電源26的正極（+）端子，在這種情況下，其是陰極保護(hù)整流器26。另一電線30將直流電源26的負(fù)極（-）端子連接到接地網(wǎng)12。利用這種布置，外加電流通過(guò)直流整流器26施加到接地網(wǎng)12，以降低接地網(wǎng)12的電化學(xué)電位。在這種情況下，如在接地網(wǎng)12處測(cè)量的那樣，施加外加電流，其導(dǎo)致約-850至-1050mV的瞬斷電位的無(wú)IR極化電位。這一瞬斷電位接近于但負(fù)電性略小于鍍鋅鋼桿14的本地電位（如果施加的電位負(fù)電性比桿14的-1100mV的電位更強(qiáng)，其會(huì)導(dǎo)致土壤的pH值變化，導(dǎo)致桿14上的鍍鋅覆層的加速腐蝕）。該外加電流有效地將如由鍍鋅桿14“看作”的接地網(wǎng)12的電位降低至幾乎回到桿14的本地電位。這意味著在桿14和接地網(wǎng)12之間不再有電偶腐蝕電池動(dòng)力，因此接地網(wǎng)12不再造成桿14的加速腐蝕。相對(duì)于銅－硫酸銅參考電池來(lái)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)瞬斷電位。當(dāng)陰極保護(hù)電流（CP電流）中斷時(shí)捕獲瞬斷測(cè)量值，以及土壤中的IR降消失，以呈現(xiàn)最佳地接近結(jié)構(gòu)與所接觸土壤之間的極化的CP電位穩(wěn)定狀態(tài)（長(zhǎng)達(dá)半秒）。在這種情況下，該結(jié)構(gòu)是接地網(wǎng)12。為了在接地網(wǎng)12處獲得所需水平的外加電流，整流器26被通電，并且調(diào)整電壓和安培輸出，直到接地網(wǎng)12處的瞬間斷電讀數(shù)為所需讀數(shù)為止。瞬間斷電電位與無(wú)IR電位（其中V=IR表示電壓=電流（I）x電阻（R））相同，以及IR部分是作為在參考電池（設(shè)置于土壤上）和結(jié)構(gòu)之間流動(dòng)的陰極保護(hù)電流而測(cè)量的電位貢獻(xiàn)。應(yīng)當(dāng)指出，這一布置還給銅接地網(wǎng)12提供保護(hù)，接地網(wǎng)12由于由桿14已經(jīng)形成的原電池而易于在腐蝕性土壤中加速腐蝕。雖然在用于建立接地網(wǎng)12和桿14的所需程度保護(hù)的協(xié)議可以有所變化，但是典型的協(xié)議概述如下：1-識(shí)別待測(cè)試和修改的連續(xù)變電站（這些變電站是處于受到保護(hù)的桿14組之間的所有變電站10，其中桿14與變電所10處于電連續(xù)性）。2-測(cè)量每個(gè)變電站10周圍的土壤電阻率，并利用此信息來(lái)確定陽(yáng)極位置和適于該變電站10的電壓整流要求。有利地將陽(yáng)極22設(shè)置在每個(gè)接地網(wǎng)12的周圍且設(shè)置于電阻率最低的土壤中，以便使得整流器26所需的電壓最小。3-在每個(gè)變電站10處測(cè)量銅接地網(wǎng)12的本地電位。4-測(cè)量變電站10之間的選定鍍鋅桿14的本地電位。該選擇可以是桿14的隨機(jī)分布，或者，如果需要的話可測(cè)量所有桿14。5-形成適于每個(gè)變電站10的在整流器26處使用的電流。作為第一次迭代，該電流可計(jì)算為在相應(yīng)變電站10的接地網(wǎng)12中的每平方英本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2010.11.16 US 61/414,144;2011.09.22 US 61/537,6401.一種用于保護(hù)位于變電站附近的多個(gè)電桿的方法，包括以下步驟：在所述變電站下方提供接地網(wǎng)，所述接地網(wǎng)與地接觸；將所述變電站電接地到所述接地網(wǎng)；將多個(gè)電桿電接地到公共地線以及將所述公共地線電接地到所述接地網(wǎng)；在所述接地網(wǎng)附近提供至少一個(gè)外加電流陽(yáng)極；提供具有正極端子和負(fù)極端子的直流電源；將所述直流電源的所述負(fù)極端子電連接到所述接地網(wǎng)以及將所述直流電源的所述正極端子電連接到所述至少一個(gè)外加電流陽(yáng)極；以及使用所述直流電源來(lái)施加減小所述接地網(wǎng)的有效電位的直流電流。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于保護(hù)位于變電站附近的多個(gè)電桿的方法，還包括以下步驟：以外加電流陽(yáng)極圍繞所述接地網(wǎng)；以及將所述陽(yáng)極彼此電連接并且將所述陽(yáng)極電連接到所述直流電源。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于保護(hù)位于變電站附近的多個(gè)電桿的方法，還包括以下步驟：針對(duì)所述電桿中的至少一些測(cè)量本地電位；在施加第一次迭代電流之前測(cè)量所述接地網(wǎng)的所述本地電位；然后，施加來(lái)自所述直流電源的第一次迭代電流；然后，去除所述第一次迭代電流并獲取所述接地網(wǎng)的“瞬斷”電位讀數(shù)；以及然后，調(diào)整所述直流電源以獲得用于保護(hù)所述桿的所需網(wǎng)極化。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于保護(hù)位于變電站附近的多個(gè)電桿的方法，還包括以下步驟：測(cè)量所述電桿中的至少一些上的陰極保護(hù)“接通”和“瞬斷”電位以確認(rèn)已經(jīng)獲得足夠的電...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：M·扎馬扎德，G·O·羅茲，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：邁特克服務(wù)公司，
類型：
國(guó)別省市：