一种电力接地腐蚀实验装置及方法与流程

1.本发明属于接地腐蚀技术领域，尤其涉及一种电力接地腐蚀实验装置及方法。


背景技术：

2.接地技术自发明以来，自今已有二百多年。接地技术已经从建筑物的一种防雷保护措施，发展成为保障电气设备、建筑设施安全可靠运行和人身安全的重要技术措施之一。
3.接地的目的是利用大地作为传导电流回路的一个元件，从而在正常、事故或遭受雷击的情况下将电气连接处的电位固定在允许范围内，以保证人身和设备安全，维护系统和设施安全可靠的运行。在电气系统发生故障或遭受雷击的情况下，有电流经接地体向大地中流散，这时接地位置的电位急剧升高，可能造成设备绝缘击穿，导致设备误动作，影响供电安全，同时，当电流在大地中流散时，在地面上将出现梯度电压，人畜在附近可能遭受接触电压和跨步电压的作用被电击。据不完全调查统计，由于腐蚀造成接地故障而引发恶性事故，造成巨大的经济和社会损失的情况时有发生。
4.通常接地装置埋设在土壤中，土壤是一种复杂的电解质，具有腐蚀性，因此，接地材料在土壤中会受到土壤的腐蚀。除此之外，接地网在大地中以裸露的良导体方式存在，且占用较大尺寸，大尺寸良导体在大地中容易形成地电流的通道，形成外电流干扰腐蚀；而且大尺寸的接地网也容易发生由于土壤环境不同导致的宏观电池腐蚀，进一步加速接地材料的腐蚀速率；最后，由于输电杆塔接地装置处于输电环节中，不可避免的受到自身强电磁场的影响，形成感应、不平衡电流入地散流，也会进一步促进腐蚀的发生，这是相较于其它埋地构筑物不同的独特腐蚀因素。
5.接地装置埋设于土壤中，其性能与土壤具有最直接的联系。土壤除了可以决定接地装置的接地性能，还可以对其中的接地装置产生腐蚀作用，从而消耗接地导体，进而降低接地装置性能，甚至使接地性能失效。土壤是一个由气液固三相物质构成的复杂系统，其中还生存着数量不等的若干种土壤微生物，土壤微生物的新陈代谢产物也会对材料产生腐蚀。大型接地装置有时还存在杂散电流的腐蚀问题。组成土壤的固体组分相对固定，不具备流动性。因此，土壤腐蚀介质环境的模拟就成为土壤腐蚀性的研究中的一个非常复杂的问题。
6.土壤腐蚀性影响因素众多，很难在模拟环境中同时控制所有土壤的腐蚀性参数，造成土壤的模拟实验重现性很差，甚至出现同一腐蚀实验结果出现数量级的差别。因此，土壤介质的复杂性导致土壤腐蚀研究的困难，这也就成为本领域技术人员研发的新课题。


技术实现要素：

7.针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种电力接地腐蚀实验装置及方法。其目的是为了实现提高电力接地腐蚀实验数据的精确度的发明目的。
8.本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种电力接地腐蚀实验装置，包括试验箱，所述试验箱的上部为上盖部分，下部为
箱体部分；在试验箱底部两侧对称设有滑道；液压升降臂的上端连接在上盖部分的外部，液压升降臂的下端设有与滑道对称设置的镶块，镶块与试验箱底部的滑道相配合；上盖部分内的顶部设有可活动的伸缩辅助装置；箱体部分内底部设有多个水位箱，水位箱的上层设有沥水板，沥水板的上部设有多个样品承接槽；样品承接槽上部箱体上设有控制架，样品承接槽内设有电极卡槽。
9.更进一步的，所述伸缩辅助装置呈矩形敞口式中空结构，通过连接杆与试验箱内顶部通过螺纹连接；伸缩辅助装置的两侧连接有挂接弹簧，伸缩辅助装置内置有压紧砝码。
10.更进一步的，所述箱体部分内的两侧壁上连接有安装耳槽，安装耳槽内设有控制架，控制架上开设有多个固定孔。
11.更进一步的，所述样品承接槽为矩形中空结构，样品承接槽（6）的端面上设有多个补水孔。
12.更进一步的，所述电极卡槽为对称设置或交错设置，与位于所述水位箱端面设置的支撑架相对应；电极卡槽为矩形中空结构，且所述电极卡槽通过插接滑动方式连接于试验箱1内壁上或承接槽内。
13.更进一步的，所述电极卡槽内活动卡接有可拆卸、可上下升降的移动杆，移动杆为矩形杆体结构，移动杆也可独立设置。
14.更进一步的，所述水位箱的端面设有支撑架，支撑架与电极卡槽相对应设置；支撑架为矩形板体结构，上面开有固定通孔，固定通孔与电极卡槽上对接圆形孔相对应。
15.更进一步的，所述水位箱内固定连接有水位检测管，水位检测管上设有刻度。
16.更进一步的，所述试验箱的上盖部分设有搅拌轴，搅拌轴下端设有搅拌叶，搅拌轴延伸至搅拌叶内，搅拌轴的底部设有温度探测头；上盖部分与下部箱体部分为活动可拆卸方式连接在一起。
17.一种电力接地腐蚀实验方法，包括以下步骤：步骤1.通过土壤筛对实验土壤进行分筛过滤，使实验土壤尽量均匀；取目标土壤经风干，捣碎，过筛；步骤2.利用试验箱上部上盖部分所在封闭区域对步骤1中过筛后的土壤进行搅拌，搅拌时间为5-20分钟；步骤3.将实验用蒸馏水、加速盐加入在搅拌后的土壤中，促进土壤高速混合，形成成分、组成稳定的实验介质；步骤4.利用试验箱上盖部分内设有的可活动的伸缩辅助装置对土壤介质进行压紧，获得土壤紧实度能够量化的土壤腐蚀性环境；步骤5.实验过程中，通过沥水板将土壤的水分状况通过水位观察管显示出来。
18.本发明具有以下有益效果及优点：与现有技术相比，本发明提供了一种结构简单，操作便利的电力接地腐蚀实验装置。腐蚀试验箱由透明的绝缘材料制成，便于观察试验箱内实验情况。通过模拟实验装置能够实现控制实验工况参数、土壤含水量、松紧度、电流密度等实验状况，可以显著的提高电力接地土壤腐蚀、电干扰腐蚀的精确度，增加重现性。通过配套的实验工艺和实验方法，还可以实现精确的土壤腐蚀速率、腐蚀机理及腐蚀评价实验。
19.本发明实现了稳定、可复现的土壤腐蚀环境，通过土壤腐蚀试验箱及附属设施能
够对试验箱内的土壤进行实时的环境参数控制，力求实现稳定的、可复现性强的土壤腐蚀研究环境。大大提高了电力接地腐蚀实验数据的精确度，为电力领域提供有力的技术支持。
附图说明
20.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本发明整体结构示意图；图2是本发明液压升降臂结构示意图；图3是本发明伸缩辅助装置局部放大结构示意图；图4是本发明另一种结构的试验箱结构示意图；图5是本发明样品承接槽截面示意图；图6是本发明沥水板结构示意图；图7是本发明电极卡槽结构示意图；图8是本发明另一状态电极卡槽结构示意图；图9是本发明支撑架局部结构示意图。
21.图中：试验箱1，伸缩辅助装置2，连接杆3，安装耳槽4，控制架5，样品承接槽6，电极卡槽7，沥水板8，水位箱9，水位检测管10，移动杆11，对接圆形孔12，支撑架13，固定通孔14， 排水管15，液压升降臂16，搅拌轴17，搅拌叶18，温度探测头19。
具体实施方式
22.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
23.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
24.下面参照图1-图9描述本发明一些实施例的技术方案。
25.实施例1本发明提供了一个实施例，是一种电力接地腐蚀实验装置，如图1所示，图1是本发明的结构示意图。
26.本发明包括试验箱1，试验箱1的上部为上盖部分，下部为试验箱1的箱体部分，上盖部分和箱体部分通过液压升降臂16实现开合。
27.在试验箱1底部两侧对称设有滑道，液压升降臂16的上端连接在上盖的外部，液压升降臂16的下端设有与滑道对称设置的镶块，镶块与试验箱1底部的滑道相配合。
28.所述试验箱1内间隔设有多个水位箱9，所述水位箱9通过螺栓或是焊接方式连接于试验箱1内部的底部，水位箱9的上层设有沥水板8，所述沥水板8上部间隔排列设置有多个样品承接槽6，所述承接槽6与上盖部分的可活动的伸缩辅助装置2相对应设置。
29.所述试验箱1上盖部分内的顶部设有可活动的伸缩辅助装置2，所述伸缩辅助装置
2呈矩形中空结构，通过连接杆3与试验箱1内顶部通过螺纹连接，所述连接杆3为市售可伸缩式连接，连接杆3与试验箱上盖内侧通过螺纹顶部相连。
30.如图3所示，图3是本发明伸缩辅助装置局部放大结构示意图。所述伸缩辅助装置2为敞口设置的中空矩形状，位所述伸缩辅助装置2的两侧固定设有挂接弹簧。所述伸缩辅助装置2内放置有压紧砝码，所述伸缩辅助装置2内放置有压紧砝码；弹簧安装在连接杆内部，连接升降臂与压紧砝码。通过伸缩辅助装置2压紧砝码下落，利用压紧砝码的重力可以压紧实验土壤。通过调节压紧砝码的重量，调节对实验土壤的压紧，保证每次实验土壤的松紧度相同，提高实验精度。
31.所述试验箱1下部的箱体部分内的两侧壁上固定设有安装耳槽4，所述安装耳槽4内活动可拆卸安装有控制架5，所述控制架5对称设有两组，且所述控制架5上固定开有多个固定孔，用于插入土壤中的电极。
32.实验需要测试电极，电极通过控制架5固定，使电极在承接槽内稳固，保证测试精度。控制架放置在耳槽4内，耳槽与试验箱1焊接固定，内有u型槽，便于控制架5嵌入与取出。
33.在使用状态下，所述安装耳槽4内活动可拆卸安装有控制架5，利用控制架5上的固定孔固定需要插入土壤中的电极的一端，电极的另一端采用竖直方向插入到样品承接槽6内的土壤中，并固定在电极卡槽7内，同时满足使中间部分电极暴露在土壤外。
34.为了便于在使用状态下，通过所述试验箱1上的伸缩辅助装置2对样品承接槽6内的土壤介质进行压紧，因此在试验箱1的顶部设有可活动的伸缩辅助装置2，伸缩辅助装置2与试验箱1的整体部分采用活动可拆卸方式连接在一起。
35.如图2所示，图2是本发明液压升降臂结构示意图。所述液压升降臂16的底部固定设有与试验箱1底部的滑道配合的镶块，其中镶块与滑道的配合采用电控方式控制镶块在滑道内移动。所述试验箱1的顶部的可活动的伸缩辅助装置2所在区域，其外部试验箱1两侧固定连接液压升降臂16，液压升降臂16与可活动的伸缩辅助装置2所在区域的试验箱1的外部相连接。所述液压升降臂16底部固定设有与滑道配合的镶块。所液压升降臂16两端与砝码弹簧相连，安装镶块后镶块与压紧砝码的重力将压紧砝码压紧样品承接槽6中的土壤，使土壤保持一定的松紧度，压紧后，利用液压升降臂将压紧砝码升高，开始实验。
36.通过试验箱1上的伸缩辅助装置2的下降来对承接槽6内土壤进行压紧，当样品承接槽6内土壤紧实度达到需要的程度后，通过液压升降臂16对试验箱1上部进行整体升高，然后通过所述液压升降臂16底部固定设有的与滑道配合的镶块移开即可，再将试验箱1上盖进行封闭。
37.如图5所示，图5是本发明样品承接槽截面示意图。所述样品承接槽6为矩形中空结构，且位于样品承接槽6内固定设有电极卡槽7，用于固定卡住样品承接槽6内的电极。
38.所述样品承接槽6上还设有一个补水孔，所述补水孔位于所述样品承接槽6的端面上。为了保证在长周期土壤腐蚀实验土壤水分的流失影响整个实验结构，可以通过向补水孔中补加水分，以此保持实验土壤水分充足，满足实验要求。
39.如图6所示，图6是本发明沥水板结构示意图。所述沥水板8是一个具有多空结构的非金属板，沥水板的孔可以挡住土壤颗粒落下，不影响水分经过。实验土壤的水分经过自然沉降，水位保持在设定的高度，这样可以保证实验土壤某一高度的湿度。实验时将其放置在承接槽6和水位箱9之间即可。
40.如图7所示，图7是本发明电极卡槽结构示意图。为了便于在使用状态下，能够有效的固定相应插入电极，所述电极卡槽7为矩形状的中空结构，且所述电极卡槽7通过插接滑动方式连接于所述试验箱1内壁上。所述电极卡槽7对称设置，电极卡槽7与位于所述水位箱9端面设置的支撑架13相对应。
41.所述电极卡槽7设置在试验箱1或承接槽6内均可，均不影响固定电极效果，因此未做限定。
42.为方便试验箱适配各种实验电极、试片，设置所述移动杆11，移动杆11不与试验箱或其他结构连接，当采用特定电极，如多只大电极时，用于固定电极端部，使多只电极处于同一平面，或同一水平位置，其余情况时，移动杆可不用。
43.所述电极卡槽7内壁上固定开有若干等距的对接圆形孔12，用于固定支撑架13。
44.如图9所示，图9是本发明支撑架局部结构示意图。所述水位箱9端面放置有支撑架13。所述支撑架13为矩形板体结构，且位于所述支撑架13上固定开有固定通孔14，便于在使用状态下，在样品承接槽6内插入细丝结构的电极，便于对细丝结构的电极进行固定。
45.所述水位箱9内固定设有水位检测管10，水位检测管10上设有刻度。通过在水位箱9上设置水位检测管10能够检测出土壤水分流失的程度，水位检测管10可以选用市售产品，为l型管，管体上带有刻度，水位检测管10的水位与水位箱内水位相同。
46.实施例2本发明又提供了一个实施例，是一种电力接地腐蚀实验装置。如图4所示，图4是本发明另一种结构的试验箱结构示意图。
47.为了便于在使用状态下，能够实现一体结构集成化，实现对土壤进行搅拌，所述试验箱1的上部上盖部分设有搅拌轴17，所述搅拌轴17下端固定设有搅拌凹字型的搅拌叶18，所述搅拌轴17延伸至搅拌叶18内，且位于所述搅拌叶18内的搅拌轴17的底部设有温度探测头19。
48.所述试验箱1的上部设有搅拌轴17所在区域与所述试验箱1的下部箱体部分采用活动可拆卸方式连接在一起。在试验箱1的上盖上设有带螺纹的孔，压紧砝码或搅拌轴17通过带螺纹的螺杆与之相连，或拆卸。
49.所述试验箱1底部两侧对称设有滑道，所述液压升降臂16底部固定设有与滑道配合的镶块。
50.插入土壤内的电极通过连接线与外置电源连接，通过外置电源控制电极的电流密度。
51.实施例3本发明又提供了一个实施例，是一种电力接地腐蚀实验装置。所述电极卡槽7内壁上固定开有若干等距的矩形贯通槽。
52.实施例4本发明又提供了一个实施例，是一种电力接地腐蚀实验装置。如图8所示，图8是本发明另一状态电极卡槽结构示意图。
53.所述电极卡槽7的设置方式采用交错设置，直接将电极固定在电极卡槽7上，一端散落在土壤中即可。
54.实施例5本发明又提供了一个实施例，是一种电力接地腐蚀实验方法，包括如下步骤：步骤1.通过土壤筛对实验土壤进行分筛过滤，使实验土壤尽量均匀；取目标土壤经风干，捣碎，过筛；土壤筛的目数根据土壤类型进行选取即可。
55.步骤2.利用试验箱1顶部设有的搅拌轴17所在封闭区域对步骤1中过筛后的土壤进行搅拌，搅拌时间分别控制在5-20分钟；步骤3.将实验用蒸馏水、加速盐加入在搅拌后的土壤中，促进土壤高速混合，形成成分、组成稳定的实验介质；步骤4.利用试验箱1的顶部设有的可活动的伸缩辅助装置2对土壤介质进行压紧，获得土壤紧实度能够量化的土壤腐蚀性环境。
56.步骤5.实验过程中，通过沥水板8将土壤的水分状况通过水位观察管显示出来。
57.所述搅拌轴17用于液体介质实验；所述砝码弹簧用于土壤实验，两者不同时使用。
58.本发明中的试验箱作为土壤腐蚀的容器，通过土壤筛使实验土壤尽量均匀。利用土壤搅拌器将实验用水、加速盐以及其他实验试剂高速混合，形成成分、组成稳定的实验介质。
59.利用伸缩辅助装置2及伸缩辅助装置2内放置的压紧砝码，对不同要求的土壤介质进行压紧，获得土壤紧实度能够量化的土壤腐蚀性环境，利于提高腐蚀环境的重现性，提高实验精度。实验过程中，可以通过沥水网将土壤的水分状况通过水位观察管显示出来，长周期土壤腐蚀实验可以通过补水孔进行补加水分。
60.实施例6本发明又提供了一个实施例，是一种电力接地腐蚀实验方法，是土壤埋设腐蚀速率测试实验，包括如下步骤：取目标土壤经风干，捣碎，过筛后，加入设定的蒸馏水，在土壤搅拌器中搅拌成土壤实验介质，加入试验箱中。将实验材料电极埋入土壤介质中，加盖放置在恒温恒湿的实验室中，经过设定时间周期后取出实验电极，计算土壤腐蚀率。可用于评价土壤的腐蚀性、材料在土壤中的腐蚀速度等。
61.在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语
ꢀ“
连接”、“固定”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
62.本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
63.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
64.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然
可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。