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接地降阻剂的发展与应用
发布时间：2020-07-02 浏览次数：5068次
接地降阻剂的发展与应用
接地是保障电气、通信、微电子等设备及建筑物和人身安全的重要手段。为了保证电力系统的正常运行及人身和设备的安全，发电厂和变电站的电气设备要做到可靠接地且具有较低的接地电阻值，但由于受客观条件的限制，仅仅靠打角铁桩、延长接地体及扩大接地网来达到这样高的要求，通常是很困难的。接地降阻剂是一种辅助性材料，已在接地工程中大量应用，其降阻、防腐性能稳定，效果良好，是降低接地电阻的有效措施。
1、降阻剂的产生与发展
接地装置是由一些水平或垂直的金属电极构成的封闭或开环的网络掩埋于地下。接地装置的接地电阻与所在地区的自然土壤电阻率 成正比，而与闭合接地网总面积的1／2次方成反比，其公式为
(1) 式中 —自然土壤电阻率；
S—大于100 的闭合接地网的总面积。
如要求接地电阻值降低1／2，则金属接地极的散流面积必须增大4倍。另外，一般自然土壤的电阻率都在近百到上千欧姆之间，一个ll0～220kV的变电站若要求接地电阻不大于0.5Ω，往往需要消耗十余吨乃至近百吨钢材，而且还受电极间相互屏蔽效应及地域限制，即使投入成倍的钢材也未必能达到预期的效果。于是，降阻剂就应运而生了。
早期使用的降阻剂有石墨粉或食盐加木炭。由于食盐属于易溶的电解质，在地下受到雨水、地下水的浸泡会逐渐流失，而且食盐中的氯离子对接地体还有腐蚀作用。
20世纪70年代初， 日本科学家研制出一种长效降阻剂，它主要是化学合成树脂与电解质溶液组成的凝胶状物质，具有一定的耐雨水及地下水冲刷的能力，能较长时间地保持低电阻。但由于这种高分子化合物具有一定的毒性，大量使用会造成环境污染，对人体健康造成一定的威胁。
20世纪80年代后期，美国的Jones和南斯拉夫的Veleder在IEEE和CIGRE先后报出了以膨胀土为基底的降阻剂改善接地装置性能的情况，是降阻剂由高导电率物质组成的混合物，发展到应用合成树脂加上适量的交联剂、固化剂组成有机化学降阻剂和由导电性能较好的无机化合物加上适当的水溶性电解质与固化剂组成无机化学降阻剂的发展过程。
降阻剂研制始于20世纪70年代，有关部门组织电力部、化工部下属的10余个单位成立了降阻剂研制课题组，1983年前后列入“七五”重点攻关项目。以北京电力设计院、中试所和北京化工设计研究院为主，研制出聚乙酰胺等合成树脂配制的有机化学降阻剂。以安徽中试所为主，研制出以膨胀土为基底的无机化学降阻剂。同期还兴起一些民间组织从事开发生产，至1988年末有近30家生产厂将不同种类的降阻剂推向市场。l997年以后一种新型的物理降阻剂问世，从而使降阻剂明显地分成了化学降阻剂和物理降阻剂两大类。
化学降阻剂是以电解质为导电主体，不可避免地存在对接地装置的腐蚀。而物理降阻剂正是在这种情况下产生的一种新型降阻剂。物理降阻剂是以非电解质固体粉末为导电材料，并以强碱弱酸为胶凝物，从根本上减轻了对金属电极的腐蚀。同时它不受雨水的影响，导电特性不受酸碱盐、高低温、干湿度所限，直接靠本身的导电粉末起到降阻作用。对干旱、少雨、高寒地区更容易满足接地电阻稳定性的要求。因此，物理降阻剂比化学降阻剂具有明显的优势，将逐步取代化学降阻剂。
2 降阻剂的机理及应用
2．1 机理
降阻剂降低接地电阻的主要机理有以下几方面。
a． 增大接地体的有效截面积及与土壤的接触面积。
b． 具有良好的吸附性能，消除了接地体与土壤之间的接触电阻，改善了大地的电场分布。
c． 良好的渗透性能，降阻剂深入到泥土及岩缝中，形成树根网状，增大地中泄流面积。
d． 保护接地体免遭土壤中的各种腐蚀与侵害，改善并保持土壤良好的导电性能。
2．2 应用
降阻剂已在实际工程中得到广泛应用，在使用中应注意以下几方面的问题。
a． 实测工程部位的土壤电阻率，充分利用ρ值较低的地层降低接地电阻。
b． 整个地网(包括水平、垂直接地体)都应敷设降阻剂， 以提高整个地网的整体降阻效果和瞬间泄流能力、防腐蚀能力及地网的使用寿命。
c． 工程用量并不是越多越好，一般应按设计规定使用，根据实际地质情况有所增减。
目前，降阻剂对接地体的腐蚀及稳定性还没得到充分的解决，一些降阻剂虽然在刚施加完的短期内起到了一定的降阻作用，但却对钢接地体造成严重的腐蚀，某些降阻剂中的化学成分随着雨水流失而逐渐失去其降阻效果，使接地装置的接地电阻迅速反弹，这是当前迫切需要解决的问题。同时，不同厂家生产的降阻剂对于降低接地电阻的效果也不同，其降阻系数因使用环境及条件的不同而不同，并没有统一的规范，这些都应根据具体的使用情况而选择。
施工质量的好坏也是降阻剂发挥功效的关键。在降阻剂的施工过程中一定要严格遵守工艺要求，接地体应被降阻剂全面包围，并具有一定的厚度，覆盖土要夯实，以充分发挥降阻剂的降阻效果。
3 结束语
降阻剂的应用降低了接地装置的接地电阻，随着接地降阻技术的发展，降阻剂行业将会逐步完善规范，更加长效、无腐蚀性的降阻剂将会产生并应用到接地工程中。
参考文献：
[1] GB50169--92，电气装置安全工程接地装置施工及验收规范[S]，1993
[2] DL／T621-1997．交流电气装置的接地[S]，1997
[3] 何善庆，降阻剂的开发和应用[J]．电世界，1996，5
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