[发明专利]一种变电站接地网的评估方法

说明书

技术领域

本发明属于变电站接地网技术领域，尤其是一种变电站接地网的评估方法。

背景技术

接地技术涉及接地系统电气参数数值分析及优化设计、土壤结构参数分析、高土壤电阻率地区的降阻技术、接地电阻科学测量、接地网的腐蚀诊断技术及接地装置冲击特性等多方面问题。大量的文献表明接地网的主要研究成果集中在三个方面。一是接地系统参数的测试与分析及优化设计，不仅要考虑接地阻抗，还应该考虑其跨步电压、接触电压及地网上电位分布，其次还应该考虑到地网的电气完整性、热容量、抗腐蚀性能等参数，一般还需要测量土壤电阻率建立土壤的分层模型，通过数值分析获得更加精确的测量分析结果和指导优化设计。二是接地网的状况及其评估，根据接地网测试和分析结果判断接地网的安全性，主要包括接地电阻、接触电压、跨步电压和接地引下线和接地网的热容量等参数的容限值，参照国内外的标准，对接地系统进行安全性的评估。三是接地网故障监测与诊断，通过接地引下线测量接地系统的连通性和诊断接地网的腐蚀状况，提出相应的整改和维护措施，为接地网的安全运行提供保障。

研究行之有效的接地网腐蚀检测和故障诊断方法以及接地网可测性问题，对于正确掌握接地网的运行状况，评价各种接地网故障诊断算法的可行性和适用性，及时发现接地网隐患并采取相应措施具有重要的指导意义，更有利于保障人民的生命财产和安全。

电力系统的电气事故中有很多与接地装置的缺陷有关。究其原因，接地网是电力系统深埋在地下的隐蔽设施，现场暴露的主要技术问题是接地网腐蚀、接地引下线截面偏小和接地体之间连接不良，这些问题都给电力的故障埋下了隐患。接地网腐蚀是一个渐变的过程，腐蚀到一定程度即进入故障状态，可靠性降低甚至性能失效，不能满足电力系统安全运行的要求。我国由于资源、经济等原因，接地网所用的材质主要为普通碳钢，接地网腐蚀通常呈现局部腐蚀形态，发生腐蚀后接地网碳钢材料变脆、起层、松散、减薄，甚至发生断裂，所以电力接地网腐蚀严重是目前我国电力接地网最为突出的问题。

按腐蚀程度的排序，最严重的是电缆沟中接地带的腐蚀，其次是接地引下线的腐蚀，最后是主接地网的腐蚀，腐蚀时间一般是在投运后5-20年，严重的在投运后3年即腐蚀。随土壤电阻率、土壤电化学特性、微生物的分布、杂散电流、气候条件、使用的材质、施工工艺以及防腐措施等诸多因素的不同，最大的年腐蚀速度也有差异。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种变电站接地网的评估方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种变电站接地网的评估方法，该方法包括步骤如下：

(1)应用法拉第定律，推导出接地网金属的厚度减薄速率；

接地网材料在土壤中腐蚀过程适用于法拉第定律：△m＝MQ/zF,式中，△m是溶解了的金属质量；M是其原子量；Q是转移的电荷；z是金属离子的化合价；F是法拉第常数，借助密度ρ_s能够导出下式：

J_A＝Q/St＝△m/St×zF/M-△s/t×zFρ_s/M

式中，J_A是金属离子通道的阳极分反应的电流密度：S是电极的表面积：t是时间；△s是被剥离的厚度；

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是厚度减薄速率，v是单位表面积的质量损失速率；

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)