深井陽(yáng)極是深度在15米以下的豎直陽(yáng)極。主要用作地表空間狹小或地表土壤電阻率高的場(chǎng)合下的陰極保護(hù)系統(tǒng)陽(yáng)極。采用深井陽(yáng)極的優(yōu)點(diǎn)之一是陽(yáng)極距離被保護(hù)結(jié)構(gòu)有一定距離，使保護(hù)電流的分布更加均勻，另外，也會(huì)減小對(duì)其他埋地金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕干擾。為了便于陽(yáng)極的安裝，保證工程質(zhì)量，近年發(fā)展的貴金屬氧化物陽(yáng)極串得到了廣泛應(yīng)用。本文將對(duì)陽(yáng)極串深井陽(yáng)極的設(shè)計(jì)、選材、安裝進(jìn)行介紹。
1.陽(yáng)極串及電纜：
陽(yáng)極串是將幾支貴金屬氧化物筒狀陽(yáng)極固定在一根陽(yáng)極電纜上，貴金屬氧化物陽(yáng)極具有不消耗、電流輸出大、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。與之相對(duì)應(yīng)的陽(yáng)極電纜應(yīng)耐侵蝕。陽(yáng)極工作時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氯氣并使陽(yáng)極電纜處于酸性介質(zhì)中。因此，陽(yáng)極電纜的絕緣層要能夠抵抗氯氣的侵蝕。經(jīng)常采用的陽(yáng)極電纜絕緣層為PVDF/HMWPE。截面積一般是8–10mm2。
2.土壤電阻率
土壤電阻率在深井陽(yáng)極設(shè)計(jì)中有很大的影響，它決定陽(yáng)極的用量、陽(yáng)極井的直徑以及深度、電源設(shè)備的功率等。一般將陽(yáng)極位置選在土壤電阻率低、土質(zhì)均勻的地點(diǎn)。電阻率有兩種方式獲得，一是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，二是利用現(xiàn)有的陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行估算。陽(yáng)極的接地電阻一般占系統(tǒng)電阻的85%。如果附近的陰極保護(hù)設(shè)施輸出電壓40V，電流20A，則該系統(tǒng)的電阻為2歐姆。陽(yáng)極的接地電阻為2x0.85=1.7ohm。據(jù)此，可根據(jù)相應(yīng)陽(yáng)極地床的電阻公式計(jì)算出土壤的電阻率。陽(yáng)極接地電阻將直接影響系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本，一般來講，接地電阻不大于0.5歐姆。
3.陽(yáng)極井的尺寸
影響陽(yáng)極接地電阻的主要因素是陽(yáng)極井深度�？紤]陽(yáng)極井的直徑時(shí)，應(yīng)充分考慮到排氣管（25mm）、陽(yáng)極以及電纜將占據(jù)相當(dāng)?shù)目臻g。因此，陽(yáng)極井的直徑一般不小于200mm。直徑小于200mm時(shí)，應(yīng)對(duì)陽(yáng)極的安裝進(jìn)行嚴(yán)格控制，輸出電流大時(shí)，應(yīng)增大陽(yáng)極井直徑。
4.回填料的電流密度
陽(yáng)極井的尺寸不是隨意確定的，它將受到一系列因素的影響。其中之一是填料與土壤接觸面上的電流密度。經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于回填料的電流密度要進(jìn)行限制，其原因如下：
1.陽(yáng)極與土壤之間必須保持一定的濕度，由于電滲透效應(yīng)，陰極保護(hù)電流試圖將水分蒸干，其程度取決于土壤類型以及電流密度。
2.陽(yáng)極反應(yīng)消耗水分并產(chǎn)生氣體，氣體的積聚或陽(yáng)極表面的干燥都會(huì)增大陽(yáng)極的接地電阻。氣體的產(chǎn)生量直接與電流密度有關(guān)。
3.在特殊情況下，陽(yáng)極與土壤接觸面的溫度會(huì)升高，這也會(huì)加快水分的蒸發(fā)速度，而溫度又和電流密度、土壤導(dǎo)熱性以及陽(yáng)極尺寸有關(guān)。
4.建議回填料電流密度按下表選�。�
土壤類型回填料電流密度(mA/m2)
非常干燥1.08
干燥1.61
半干（在水位線以上）2.15
潮濕（處于地下水位以下）3.22
開放式陽(yáng)極井4.95
填料電流密度確定后，就可以確定陽(yáng)極長(zhǎng)度了。陽(yáng)極長(zhǎng)度只能大于計(jì)算值。
1.回填料的選擇
使用填料的目的是減小陽(yáng)極接地電阻、由于陽(yáng)極反應(yīng)轉(zhuǎn)移到填料上，減小陽(yáng)極的消耗、減少氣阻、保持陽(yáng)極井的形狀。因此，填料應(yīng)具有低電阻率、小粒徑以及高密度是很重要的。回填料分為兩類，即，石油焦碳以及冶金焦碳。建議采用石油焦碳，它是高溫?zé)瞥傻模哂辛己玫膶?dǎo)電性和均勻性。建議將焦碳回填料用泵從陽(yáng)極井底部打入井中。
回填料的指標(biāo)：
電阻率10ohm.cmmax
粒徑通過200–20號(hào)篩
含碳量90%min
密度1120kg/m3
采用低電阻率填料將減少陽(yáng)極用量，在同一地質(zhì)條件以及陽(yáng)極井尺寸情況下，填料電阻率低，陽(yáng)極間距增大，填料電阻率高，陽(yáng)極間距減小。盡管廠家聲稱的填料電阻率會(huì)很低，但考慮到實(shí)際安裝陽(yáng)極時(shí)，陽(yáng)極的密實(shí)程度、水含量等不確定因素，設(shè)計(jì)時(shí)，填料電阻率最小取2.0ohm.cm。填料顆粒最好是球形，這種形狀易于回填和壓實(shí)。另外，為了補(bǔ)充陽(yáng)極工作時(shí)對(duì)填料的消耗，填料長(zhǎng)度一般要低于最下面的陽(yáng)極3米，高于最上面的陽(yáng)極3米。
2.排氣管
采用排氣管的目的除了排除氣體，減小氣阻外，它還可以用來散發(fā)熱量、回注水。安裝陽(yáng)極時(shí)，可以利用排氣管輔助陽(yáng)極安裝。排氣管上的小孔或狹縫要小于填料粒徑以防止被填料或淤泥堵塞。推薦排氣管直徑為25mm，填料柱以上的排氣管沒有鉆孔或狹縫。
3.定位器
使用定位器的目的是保證陽(yáng)極處于填料的中心部位。填料密實(shí)以及陽(yáng)極工作后，定位器將很快腐蝕掉。一般一根陽(yáng)極安裝兩個(gè)定位器。
4.陽(yáng)極串配重
為了使陽(yáng)極串順利的下降到陽(yáng)極井的底部，在陽(yáng)極串底部要連接一個(gè)重物，通常是混凝土重塊，重量在5--7公斤之間。將此重物用塑料繩與陽(yáng)極串底部連接，距離底部陽(yáng)極下端3米。當(dāng)采用復(fù)式陽(yáng)極電纜時(shí)，重塊與陽(yáng)極電纜折彎處連接，距離底部陽(yáng)極下端3--4米。
5.套管
套管不僅為陽(yáng)極井提供支撐作用，方便陽(yáng)極串安裝，同時(shí)可以限制陰極保護(hù)電流從近地表釋放。套管的長(zhǎng)度、材質(zhì)、高出地表的距離都取決于陽(yáng)極井類型以及土質(zhì)條件。
6.不導(dǎo)電填料
采用不導(dǎo)電填料的目的是減小陰極保護(hù)電流在近地表處釋放。通常用礫石、粗砂回填陽(yáng)極柱上方的陽(yáng)極井。
7.電源設(shè)備
計(jì)算出陽(yáng)極的接地電阻后，就可以根據(jù)保護(hù)電流確定整流器的功率。需要注意的是陽(yáng)極接地電阻一般只占整個(gè)陰極保護(hù)系統(tǒng)電阻的85%。處于焦碳回填料中的陽(yáng)極具有2伏的反電動(dòng)勢(shì)。選取設(shè)備容量時(shí)，還要予留15%的裕量。當(dāng)幾個(gè)陽(yáng)極井共用一臺(tái)整流設(shè)備時(shí)，要經(jīng)過可調(diào)電阻將陽(yáng)極電纜與設(shè)備連接。
8.陽(yáng)極的安裝
1.安裝套管：打完陽(yáng)極井后，首先安裝6米的塑料套管。該套管位于陽(yáng)極井頂部，其直徑要比陽(yáng)極井大5--6厘米。建議將此套管留在陽(yáng)極井中。
2.井下試驗(yàn)：建議進(jìn)行陽(yáng)極井沿深度方向的電阻測(cè)試，以確定最佳陽(yáng)極安放位置，從而減小接地電阻。測(cè)量時(shí)，將陽(yáng)極井充滿水，測(cè)量輔助陽(yáng)極與被保護(hù)結(jié)構(gòu)之間的電阻。
3.陽(yáng)極井清理：用清水將泥漿置換出。
4.安裝陽(yáng)極：將排氣管平放在地面上，將其底部封住。將陽(yáng)極串靠近排氣管平放，排氣管的下端部超出底部陽(yáng)極下端0.5米。
5.用塑料繩將配重塊連接到最下部的陽(yáng)極，距離陽(yáng)極下端部3米。對(duì)于復(fù)式電纜的陽(yáng)極串，配重塊連接到電纜上，距離底部陽(yáng)極下端3.5米。
6.將陽(yáng)極串、排氣管、電纜固定在一起。此時(shí)，在陽(yáng)極上安裝定位器。陽(yáng)極電纜每隔2米用膠帶與排氣管固定一次。固定陽(yáng)極時(shí)，陽(yáng)極距離排氣管的距離為5--7厘米。
7.將填料注入管下放到陽(yáng)極井底部，或在安放陽(yáng)極串的同時(shí)下放注料管。下放陽(yáng)極串/排氣管。陽(yáng)極串定位后，迅速固定好陽(yáng)極電纜。
8.用泵將填料打入陽(yáng)極井，此操作一旦開始，中途將不能停止，直到填料填充完畢。從陽(yáng)極井的底部注入填料，將避免產(chǎn)生孔隙、填壓不實(shí)等問題出現(xiàn)。用粗砂或礫石將填料上部的空間填滿。
9.高出地表的套管要加蓋帽，蓋帽下面的套管部分要鉆出很多直徑6.35mm的小孔，以利于氣體排放。
10.排氣管上端要加蓋濾帽，防止昆蟲進(jìn)入。
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