[發明專利]一種接地網腐蝕檢測方法及系統

有效

• 申請號: 200710099692.X
• 申請日: 2007-05-29
• 公開（公告）號: CN101315403A
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發明（設計）人: 張秀麗;鞏學海;宋詩哲;王天君;李永立;王應高;莫逆
• 申請（專利權）人: 華北電力科學研究院有限責任公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01N17/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明關于發電廠及變電站接地網腐蝕狀態檢測技術，特別是關于應用了電化學檢測的接地網腐蝕狀態檢測技術，具體的講是一種接地網腐蝕檢測方法及系統。?

背景技術

發電廠及變電站的接地網是保障電力系統安全可靠運行的重要設施。由于接地網通常敷設在大于0.6米的地面下，既看不見，又無監視裝置，因此當接地網投入運行后，在不開挖的條件下如何有效地檢測接地網腐蝕狀況是亟待解決的問題。?

通常接地網的腐蝕使得接地導體截面減小，嚴重者甚至斷開，由此導致接地網的接地阻抗值或接地導體熱穩定截面等方面不符合相關規程。在此條件下，當系統發生單相接地短路故障時，一方面會發生設備失地運行，造成設備外殼或底座電位升高，且高電位會侵入二次控制柜或沿二次線串入主控制室，這將造成二次回路燒損，甚至引起二次電路板成片燒壞；另一方面，造成短路電流入地點地網的地電位升高，會發生人身傷亡事故。由此可見，接地網的故障已是電力系統安全運行的重大隱患，診斷地網的斷點及地網的腐蝕情況已成為電力行業的一項重大課題。?

在現有技術中發電廠及變電站接地網測量方案主要包括：?

(1)接地電阻測量：如果接地網接地電阻值過高，接地網將不能發揮應有作用，接地電阻的測量是評價接地網是否符合規程要求的重要手段。對于運行多年的接地網，大多數接地電阻不符合規程規定，有的是因為腐蝕嚴重造成的，只有通過開挖來檢查其被腐蝕的程度，這種檢查腐蝕的方法帶有盲目性，工作量大、速度慢，并且受現場運行的限制。?

(2)接觸電壓和跨步電壓測量：接觸電壓和跨步電壓是衡量接地網安全性的重要指標，同時根據跨步電壓的變化規律，可以發現接地網因腐蝕等原因而發生斷裂的部位，但其并不能發現已發生嚴重腐蝕而未發生斷裂的地網腐蝕段。?

(3)接地網腐蝕和斷點物理診斷法：該方法根據地網可測結點之間的電壓或電阻測量值，應用適當的計算方法，計算出各段導體的實際電阻值，將它與標稱值相比較，并按照一定的閾值來判斷地網導體是否有斷裂或腐蝕的情況存在，圖1為該檢測方法的測量原理圖。該方法要求準確知道地網的結構，在此基礎上提出確切的數學模型，依據此數學模型對測量的數據點分析計算，方可得出各段地網導體的實際電阻值，由此可以看出影響該方法測量結果準確性的因素較多，而且其對運行多年舊地網的腐蝕診斷仍有一定的局限性。?

由于接地網材料在土壤中腐蝕的電化學本質，其腐蝕狀態可以用電化學特征參數來表征。對電化學腐蝕，通常還可用電流密度來表示腐蝕速度。在金屬電化學腐蝕過程中，被腐蝕的金屬作為陽極，發生氧化反應而不斷被溶解，同時釋放出電子。釋放出的電子數量越多，亦即輸出的電量越多，意味著金屬被溶解得多。因此，金屬電極上輸出的電量顯然與金屬電極的溶解量之間存在定量的關系，這個定量關系就是法拉第定律。根據法拉第定律，由電極上通過的電量可以計算出金屬溶解的量。不同的電化學特征參數可以表征不同的腐蝕狀態，例如可以用擊穿電位評價金屬抗點蝕性的大小，電位越低，抗蝕性越差。金屬腐蝕速度的電化學測試技術有極化阻力技術、暫態線性極化技術、充電曲線技術和恒電量法等。采用線性極化或交流阻抗等電化學技術可以測量接地網碳鋼材料的極化電阻、腐蝕電流等電化學參數，但要完成接地網碳鋼材料的原位腐蝕電化學檢測，必須解決以下兩個問題：?

(1)腐蝕電化學測量傳感器的限流問題：傳統的電化學三電極測量系統很難準確測量地網金屬的腐蝕狀態，因為予測量的某一段地網金屬并不是一個獨立的電極，它與整個地網金屬是連接在一起的，因此通過輔助電極加在地網金屬上的極化電流并不會只局限在被測量的這段地網金屬上，被極化地網金屬面積的不確定性，將會在腐蝕電流密度的計算中引入較大的誤差，圖2為傳統的電化學三電極測量系統測量原理示意圖。因此要實現接地網碳鋼材料的腐蝕電化學檢測，首先要解決腐蝕電化學測量傳感器的限流問題。

(2)發電廠、變電站及輸電線路測量環境對測量系統的干擾問題：測試環境發電廠、變電站及輸電線路中存在多而強的干擾信號以及土壤中存在的雜散電流對電化學測試技術的響應信號有很強的干擾，有時甚至完全淹沒真實的信號，得到的響應信號信噪比很低，無法進行數據分析。?

中國專利99109622.3公開的“發變電站接地網腐蝕及斷點的診斷方法及其測量、診斷系統”、中國專利01216711.8公開的“高精度土壤腐蝕測量裝置”以及中國專利申請200510012656.6公開的“發電廠、變電站大型接地網檢測技術及其檢測系統”可作為本發明的現有技術而合并于此。?

發明內容