[实用新型]接地网圆钢棒腐蚀检测自适应传感器

说明书

技术领域

接地网圆钢棒腐蚀检测自适应传感器，属于无损检测领域，具体涉及一种利用超声导波检测电力系统接地网圆钢棒腐蚀的专用超声导波传感器。

背景技术

变电站接地网是保障电力系统安全可靠运行的重要设施，它不仅为变电站内各种电气设备提供一个公共的参考电位，而且在系统发生故障时还能将故障电流迅速排泄。变电站接地网通常采用网格式，我国铺设的接地网所用材料主要为镀锌圆钢棒或镀锌扁钢条，网格间距一般为6-12m，埋深约为0.6-0.8m，面积一般为变电站的占地面积。接地网导体寿命约为8-10年。

由于接地网导体埋设在地下，常因腐蚀导致接地网导体电阻变化而出现故障点。若遇电力系统发生故障，直接危及电力系统的安全运行。因接地网腐蚀发生断裂而引起的电力系统的事故时有发生，很多事故都带来了巨大的经济损失。因此，对接地装置的检测与维护显得重要而迫切。

华中科技大学的张蓬鹤在《自动化与仪器仪表》上发表的文章“接地网缺陷诊断的研究综述”，归纳出目前接地网诊断方法主要包括大电流分析法、接地网节点分析法、电磁场分析法、电化学分析法和无损检测方法等。

大电流分析法属于大型接地网常规检测内容。我国《电力设备预防性试验规程》要求，每2～3年应对110kV及以上变电站的接地网进行一次试验，试验方法就是采用大电流法。利用大电流法对地网进行全面检测存在很多困难，主要有：需要停电及大电流源，测量工作复杂，因此实施起来有较大的困难。

有很多研究机构对接地网节点分析法进行了研究。张晓玲在《高电压技术》上发表文章“优化技术在发、变电所接地网故障诊断中的应用”采用参数识别法，利用电路网络理论的节点分析方法，结合矩阵理论，建立了灵敏度矩阵诊断方程，通过求取满足整个接地网能耗最低的支路电阻，达到接地网腐蚀故障诊断的目的。重庆大学陈先禄、刘渝根在《重庆大学学报》上发表文章“接地网导体状态的诊断方法”将故障诊断学原理、网络理论、矩阵理论及计算机算法结合起来，应用于接地网腐蚀诊断。这些方法虽能达到对接地网故障的免开挖检查，但对于接地网故障检测的实时性不好，监测中需要专业人员根据初次的采集数据，实时调整测量的节点，进行多次测量，使这种测量方法的推广受到限制。

2005年Michaloudaki等学者在《Magnetics》发表的文章“Diagnosis ofbreaks in substations grounding grid by using the electromagnetic method”通过电磁场的方法检测接地网导体的断裂位置，但是对于未断裂的接地网并不能确定其腐蚀程度。华北电力大学也开展了这方面的研究，通过测量地面电势差进行接地网断裂诊断。一方面电磁场测量受环境干扰噪声影响大，另一方面当网格状结构的接地网导体出现局部腐蚀的时候其磁场变化很小，使得利用这种诊断方法分析导体的腐蚀状态很困难。

2011年湖南大学杨滔在他的硕士论文“接地网腐蚀状态检测及其寿命预测”中对接地网腐蚀电化学检测展开了研究，研制的智能检测系统在一定程度上能实现接地装置腐蚀状况测量及寿命预测。华北电力科学研究院开发了接地网腐蚀原位电化学检测系统可测出接地网金属的极化电阻、土壤电阻等电化学参数。相比之下电化学分析方法相对成熟，但是电化学分析方法只能获得局部腐蚀数据，对土壤环境复杂的地区该方法使用困难。

2010年何明等在“磁致伸缩导波在锚杆检测中的应用”中提出了一种基于磁致伸缩导波原理的锚杆无损检测新方法。在研究了锚杆中纵向模态导波模型的基础上，计算了直径20mm的锚杆的频散曲线，搭建了锚杆检测实验系统，并利用该系统完成了空气中以及埋地结构中锚杆长度和缺陷的检测实验。2010年浙江大学刘洋在论文“磁致伸缩导波锚杆无损检测实验研究”中利用磁致伸缩导波技术对导波在锚杆中的传播进行了理论建模。提出了非接触式导波激励和接收方法，研制了相关的实验装置，并对检测信号进行了处理和分析。实验结果表明，磁致伸缩导波技术能够有效可靠地测定锚杆长度及缺陷。但是，超声导波在埋于地下的接地网圆钢棒中衰减十分严重，磁致伸缩方式激励的导波能量较弱，对于间距6-12米长的接地网圆钢棒检测很难实现。另外，磁致伸缩传感器需要将线圈缠绕在圆钢棒表面，传感器的设计是一个很大的问题，目前还没有较好的解决办法。