[發明專利]一種變電站接地網的評估方法

有效

• 申請號: 201510012452.6
• 申請日: 2015-01-12
• 公開（公告）號: CN104568719B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 郭軍科;于金山;蘇展;盧立秋;郝春艷;邵林;劉鴻芳;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網天津市電力公司
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司12209
• 代理人: 王來佳

1.一種變電站接地網的評估方法，其特征在于該方法包括步驟如下：

(1)應用法拉第定律，推導出接地網金屬的厚度減薄速率；

接地網材料在土壤中腐蝕過程適用于法拉第定律：△m＝MQ/zF,式中，△m是溶解了的金屬質量；M是其原子量；Q是轉移的電荷；z是金屬離子的化合價；F是法拉第常數，借助密度ρ_s能夠導出下式：

J_A＝Q/St＝△m/St×zF/M-△s/t×zFρ_s/M

式中，J_A是金屬離子通道的陽極分反應的電流密度：S是電極的表面積：t是時間；△s是被剝離的厚度；

W-f_aJ_A＝△s/t

f_a＝M/zFρ_s＝3.2684/z(M/g·mol^-1)(g·cm^-3/ρ_s)mm·a^-1/mA·cm^-2

v＝f_bJ_A＝△m/St

f_b＝M/zF＝0.32311/z(M/g·mol^-1)g·cm^-2·h^-1/mA·cm^-2

式中，W是厚度減薄速率，v是單位表面積的質量損失速率；

W＝f_cv (I)

f_c＝f_a/f_b＝1/ρ_s＝8.76((g·cm^-3/ρ_s)mm·a^-1/g·cm^-2·h^-1)

其中，f_a、f_b、f_c為接地網材料換算系數；

通過上述公式(I)及f_a、f_b、f_c換算系數即可得出接地網金屬的厚度減薄速率；

(2)確定未考慮腐蝕時，接地線最小截面積S_g1；

根據熱穩定條件，未考慮腐蝕時，接地線最小截面積S_g1單位為：mm²，

S_g1＝Ig/c·t_e^-2 (II)

其中，在公式中Ig為流過接地線的短路電流穩定值、c為接地線材料的熱穩定系數，t_e為短路的等效持續時間；Ig，c，t_e的具體規定為：

①Ig為流過接地線的短路電流穩定值，單位：A，對于有效接地系統和低電阻接地系統，考慮單項或兩項接地短路電流；對于不接地、消弧線圈接地和高電阻接地系統，則考慮異點兩項接地短路電流，Ig根據系統5-10年發展規劃,按系統最大運行方式確定，Ig按變電站母線短路電流最大值75％計算；

②c為接地線材料的熱穩定系數，根據材料的種類、性能及最高允許溫度和短路前接地線的初始溫度確定，鋼取70，銅取210，鋁取120；

③t_e為短路的等效持續時間，單位：s，500kV的系統取0.35s，200kV系統取0.6-0.7s，110kV及以下電壓等級系統故障持續時間根據實際情況選取，考慮到繼電保護配置接近，取220kV系統相同的水平值0.6-0.7s；

(3)確定考慮腐蝕因素的影響時，接地線最小截面積S_g2；

S_g2＝(A-2×w×n)(B-2×w×n) (III)

其中，接地網是圓鋼類型時，式中，A表示接地網寬度，B表示接地網厚度，n表示運行年限，w表示接地網材料減薄速率，單位：mm/a；

(4)確定接地網的評估年限，具體方法為：

①對于已經使用的接地網，通過實際接地網的實施規格，與S_g2的數值比較，取實施規格數值，與計算S_g值最接近時的n值，得出實際接地網的評估使用年限；

②對于未考慮腐蝕時，計算出的接地線最小截面積S_g，通過比較S_g1和按照不同年數計算的S_g2的值，得出該S_g1設計值的在役壽命。

2.根據權利要求1所述的變電站接地網的評估方法，其特征在于：所述步驟(1)中對于f_a、f_b、f_c換算系數，常見的接地網材料換算系數如下表：