直流输电换流阀内冷水系统腐蚀产物沉积行为研究

摘要

换流阀在高压直流输电工程中承担着直交流电相互转换的关键作用，换流阀组件的安全运行是保证换流阀高效工作的前提。通过对2000年至今出现的换流阀故障进行统计，发现内冷水系统故障占换流阀故障比重颇高，内冷水故障原因主要是铝散热器发生了一定程度的腐蚀，腐蚀产物会在均压电极、水管接头处等部位沉积，可能引发密封圈损坏、水路管道堵塞等漏水现象，造成系统故障。为了避免内冷水系统腐蚀产物导致的设备故障频发，需对内冷水系统腐蚀原因及腐蚀产物的沉积规律进行进一步探究。 为了探究内冷水系统腐蚀机理及腐蚀产物的沉积规律，在实验室阶段对内冷水中铝散热器的腐蚀过程及腐蚀产物的沉积过程进行了实验模拟。基于铝散热器在内冷水系统中的腐蚀机理，腐蚀产物中含有铝的氧化物胶体，通过测量胶体Zeta 电位与溶液 pH 间关系，进而得出胶体的零电荷点 pHpzc。分析结果显示腐蚀产物中胶体的零电荷点（pHpzc）可能为8~9和5~6的两种铝的氧化物胶体。 通过测量在不同测试频率下金属的Mott-Schottky 曲线，对比选择最佳测量频率，并在该最佳频率下测量铝电极和不锈钢电极表面的Mott-Schottky 曲线，进而得到其各自的零电荷电位（Epzc）。分析结果显示铝电极的零电荷电位（Epzc）为-0.973 V，不锈钢电极的零电荷电位（Epzc）为-2.057V。 通过搭建腐蚀产物电极沉积的实验装置，并调节不同的沉积时间和作用电压，对铝腐蚀产物溶液中铝胶体在电极上的沉积进行了具体研究，并采用铝试剂分光 光度法对沉积在电极上的产物进行溶解测量沉积量。分析结果显示在电压为 2V时，铂电极上的负极沉积量大于正极沉积量。在电压为1V时，不锈钢电极正极沉积量大于负极沉积量，且电极间隔2cm上的沉积量大于间隔1cm的沉积铝量。

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 我国高压直流输电现状

1.1.2 换流阀研究现状

1.2 课题研究目的及意义

第2章 内冷水系统故障和腐蚀机理行为的研究

2.1 换流阀内冷水系统组成

2.2 内冷水系统故障统计分析

2.3 铝散热器的腐蚀机理

2.4 均压电极结垢分析

2.5 本章小结

第3章 胶体及金属零电荷电位的测量方法及意义

3.1 胶体零电荷点的测量

3.1.1 胶体Zeta电位的研究现状

3.1.2 测量胶体Zeta电位的意义

3.1.3 零电荷电位

3.1.4 pHpzc确定方法

3.2 金属表面零电荷电位的测量

3.2.1 金属表面零电荷电位的方法

3.2.2 Mott-Schottky曲线法测量金属表面零电位电荷的意义

3.3 本章小结

第4章 实验及结果分析

4.1 实验平台的搭建

4.1.1 实验主要设备

4.1.2 主要实验操作步骤及仪器使用方法

4.2 实验结果及分析

4.2.1 Zeta电位分析

4.2.2 腐蚀产物在电极上的沉积结果

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 论文不足

5.3 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢