1導體和連接的選擇
在評估用哪種導體材料,多大的導體尺寸或允許的最大限制溫度適合時,最終的選擇總應體現出條款11.1-11.4所概括出的事項。
1.1基本要求
每一接地系統的元件,包括地網導體、連接、連接導線和所有的主電極,其設計都應該符合裝置的預期壽命要求,這些元件應具備如下特點:
a)具備足夠的電導率,這樣就不會形成明顯的局部電位差。
b)在最不利的故障大小和持續時間的共同作用下,元件能避免熔化和機械損傷。
c)元件應具備機械穩定性和高度的堅固性。
d)即使暴露在腐蝕環境中或使用不當,元件也能保持它們的功能。
1.2導體材料的選擇和相關的腐蝕問題
1.2.1銅
銅是常用的接地材料。銅導體除了具備高的導電性能外,在防止地下大多數的腐蝕問題也有其優越性,因為相對于可能埋在附近的大部分其它金屬而言,銅是陰極。
1.2.2鍍銅鋼材
鍍銅鋼材通常用作接地棒,偶爾也制成地網,特別是在有偷竊情況發生的地區。只要導體具有適當的尺寸和不受損害,且土壤情況對所用的材料沒有腐蝕,銅或少量鍍銅鋼材的使用就能多年確保地網的完整性。
1.2.3鋁
鋁很少用于地網。對利用鋁或鋁合金制外殼的GIS裝置而言,雖然初看起來會認為鋁應是很自然的選擇,但應考慮以下的缺點:
a)鋁本身在某些土壤中是會被腐蝕的。對所有接地的實際效果而言,被腐蝕的鋁材料層是不導電的。
b)在某些條件下,交流電導致的逐步腐蝕仍然是一個問題。
盡管存在這樣一個事實,像鋼材一樣,鋁能減緩別的埋地物體的腐蝕,但也只有在對全部環境作出了全面調查的情況下才能使用鋁材。然而,對包括鋼材在內的許多金屬而言,鋁是正極,在有電解質存在時,如果將鋁與這些金屬之一互連,鋁將犧牲自身去保護別的金屬。如果要使用鋁材,那么高純度等級的導體比大多數合金更合適。
1.2.4鋼材
鋼可以用作地網導體和接地棒。當然,這種設計應注意鋼材的腐蝕。配合陰極保護,在鋼接地系統中,通常用鍍鋅或抗腐蝕的鋼材。
1.2.5其它需要考慮的事項
銅質或鍍銅鋼質地網會跟埋地的鋼結構、管道以及任何電纜護套中的鉛基合金形成原電池。這種原電池會加速后者的腐蝕。一些公用事業(公司)已嘗試給銅鍍錫。這會降低鋼和鋅之間的電池電壓約50%,并且能實際上消除與鉛之間的電壓(錫比鉛消耗稍多)。使用鍍錫銅材導體的缺點是它會加速和集中在銅材任何小面積裸露處(因土壤化學物質導致)的自然腐蝕。其它常用方法有:
a)用塑料帶或瀝青混合物(或兩種方法同時使用)包裹隔離陰極保護金屬的表面。
b)選擇埋地金屬元件的路線,讓銅基導體盡可能近地以直角跨過水管或由別的無覆蓋物的裸露金屬制成的同類物體,并為相互接近的金屬之一提供隔離外套。通常是在水管上加隔離外套。
c)使用犧牲陽極或從外加電流系統的陰極保護;
d)使用非金屬管道和導管。
在GIS中,也可能由于別的原因而要求使用陰極保護。陰極保護通常用于保護GIS的外部裝置,例如充氣加壓管狀電纜,鉛鎧裝電纜等。因GIS裝置復雜,在接地系統設計前,必須全面考慮所有的腐蝕防護情況。由于電力系統的不同位置和不同應用,變電站的情況可能不盡相同,所以具體指南很難制訂。
地中腐蝕和陰極防護的課題很復雜。關于這個課題已進行了許多研究,且有許多研究結果已發表。這些現象的詳細討論超出了本指南的范圍。
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