高压直流馈电棒直流接地极 避雷针避雷器防雷器

深井型直流接地极(简称深井接地极)被持续施加恒定直流时,固井混凝土作为电解质会与井壁钢套管发生腐蚀电化学反应,造成混凝土电阻率的改变。为研究不同状态的混凝土在直流作用下电阻率随着通电时间的变化规律,本文按实际深井接地极工程用混凝土配比配制试样,对固结3~7 d及完全固结后的干燥、浸渍混凝土试块进行了直流实验。综合实验结果表明:固结初期混凝土电阻率变化规律符合Archie公式;固结期内、完全固结后又被水浸渍的混凝土随通电时间的增加电阻率升高;完全固结并干燥的混凝土电阻率随通电时间的增加电阻率降低。分析认为直流极化作用是导致二者趋势差异的主要原因。

关键词:深井接地极;固井混凝土;固结时间;电极反应;直流极化;电阻率

0 引言

直流接地极是直流输电工程中的重要组成部分,当直流输电系统在单极大地回线方式或双极方式运行过程中发生单极故障时,直流接地极会将数千安培的工作电流导入大地,通过大地回流方式进行短时的单极输电;系统双极正常运行时,数十安培的中性点不平衡电流也会通过接地极泄入大地。为将电流安全导入地中,并尽可能减少建设投资,需寻求经济适用的接地极方案[1]。深井型直流接地极作为埋深更长的一种特殊垂直型直流接地极,不仅占地少且在深层土壤电阻率较低的地区具有很好的适用性,近年来开始应用于直流输电工程中[2]。由于该类接地极埋深长,为避免发生土石塌方,工程中选用钢套管作为固定接地极馈电棒和焦炭填充层的井壁,将混凝土浇筑在井外壁及馈电棒底部进行支撑。在混凝土的固结期内,由于不同固结阶段胶结程度不同,其孔隙率因此而不同,根据Archie公式混凝土电阻率将随孔隙率而变化。另外,混凝土属于强电解质[3],当馈电棒持续通过直流电流时,井壁钢套管作为阳极与混凝土在界面处发生腐蚀电化学反应,极化效应也将导致混凝土电阻率发生变化。

在土木建筑领域,为了研究固结期内混凝土内部结构变化,有不少研究者选择用电阻率的变化来表征混凝土内孔隙度和游离水的变化过程[4],或通过测量混凝土电阻率判断其在电解质环境中的腐蚀情况[5]、耐久性[6],以及温度、水灰比、混凝土成分、含水率等因素对电阻率的影响[7 - 8]。但这些研究更侧重于用测得的电阻率表征混凝土内部结构的变化,得到的结论包括:混凝土电阻率随温度升高而降低、随水灰比的增加而减小、随粉煤灰掺比的增加而增大、随自然养护龄期的增加呈先增加后减小的波动趋势等。