[發(fā)明專利]一種變電站接地網(wǎng)的評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510012452.6
• 申請(qǐng)日: 2015-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN104568719B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭軍科;于金山;蘇展;盧立秋;郝春艷;邵林;劉鴻芳;其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開姓名
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)天津市電力公司
• 主分類號(hào): G01N17/00
• 分類號(hào): G01N17/00
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司12209
• 代理人: 王來佳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于變電站接地網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種變電站接地網(wǎng)的評(píng)估方法。

背景技術(shù)

接地技術(shù)涉及接地系統(tǒng)電氣參數(shù)數(shù)值分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)、土壤結(jié)構(gòu)參數(shù)分析、高土壤電阻率地區(qū)的降阻技術(shù)、接地電阻科學(xué)測(cè)量、接地網(wǎng)的腐蝕診斷技術(shù)及接地裝置沖擊特性等多方面問題。大量的文獻(xiàn)表明接地網(wǎng)的主要研究成果集中在三個(gè)方面。一是接地系統(tǒng)參數(shù)的測(cè)試與分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅要考慮接地阻抗，還應(yīng)該考慮其跨步電壓、接觸電壓及地網(wǎng)上電位分布，其次還應(yīng)該考慮到地網(wǎng)的電氣完整性、熱容量、抗腐蝕性能等參數(shù)，一般還需要測(cè)量土壤電阻率建立土壤的分層模型，通過數(shù)值分析獲得更加精確的測(cè)量分析結(jié)果和指導(dǎo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。二是接地網(wǎng)的狀況及其評(píng)估，根據(jù)接地網(wǎng)測(cè)試和分析結(jié)果判斷接地網(wǎng)的安全性，主要包括接地電阻、接觸電壓、跨步電壓和接地引下線和接地網(wǎng)的熱容量等參數(shù)的容限值，參照國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)接地系統(tǒng)進(jìn)行安全性的評(píng)估。三是接地網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)與診斷，通過接地引下線測(cè)量接地系統(tǒng)的連通性和診斷接地網(wǎng)的腐蝕狀況，提出相應(yīng)的整改和維護(hù)措施，為接地網(wǎng)的安全運(yùn)行提供保障。

研究行之有效的接地網(wǎng)腐蝕檢測(cè)和故障診斷方法以及接地網(wǎng)可測(cè)性問題，對(duì)于正確掌握接地網(wǎng)的運(yùn)行狀況，評(píng)價(jià)各種接地網(wǎng)故障診斷算法的可行性和適用性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)接地網(wǎng)隱患并采取相應(yīng)措施具有重要的指導(dǎo)意義，更有利于保障人民的生命財(cái)產(chǎn)和安全。

電力系統(tǒng)的電氣事故中有很多與接地裝置的缺陷有關(guān)。究其原因，接地網(wǎng)是電力系統(tǒng)深埋在地下的隱蔽設(shè)施，現(xiàn)場(chǎng)暴露的主要技術(shù)問題是接地網(wǎng)腐蝕、接地引下線截面偏小和接地體之間連接不良，這些問題都給電力的故障埋下了隱患。接地網(wǎng)腐蝕是一個(gè)漸變的過程，腐蝕到一定程度即進(jìn)入故障狀態(tài)，可靠性降低甚至性能失效，不能滿足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求。我國由于資源、經(jīng)濟(jì)等原因，接地網(wǎng)所用的材質(zhì)主要為普通碳鋼，接地網(wǎng)腐蝕通常呈現(xiàn)局部腐蝕形態(tài)，發(fā)生腐蝕后接地網(wǎng)碳鋼材料變脆、起層、松散、減薄，甚至發(fā)生斷裂，所以電力接地網(wǎng)腐蝕嚴(yán)重是目前我國電力接地網(wǎng)最為突出的問題。

按腐蝕程度的排序，最嚴(yán)重的是電纜溝中接地帶的腐蝕，其次是接地引下線的腐蝕，最后是主接地網(wǎng)的腐蝕，腐蝕時(shí)間一般是在投運(yùn)后5-20年，嚴(yán)重的在投運(yùn)后3年即腐蝕。隨土壤電阻率、土壤電化學(xué)特性、微生物的分布、雜散電流、氣候條件、使用的材質(zhì)、施工工藝以及防腐措施等諸多因素的不同，最大的年腐蝕速度也有差異。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種變電站接地網(wǎng)的評(píng)估方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種變電站接地網(wǎng)的評(píng)估方法，該方法包括步驟如下：

(1)應(yīng)用法拉第定律，推導(dǎo)出接地網(wǎng)金屬的厚度減薄速率；

接地網(wǎng)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(zhì)量；M是其原子量；Q是轉(zhuǎn)移的電荷；z是金屬離子的化合價(jià)；F是法拉第常數(shù)，借助密度ρ_s能夠?qū)С鱿率剑?/p>

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(yīng)的電流密度：S是電極的表面積：t是時(shí)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(zhì)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)