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山西某變電站接地網(wǎng)腐蝕監(jiān)測

信息來源：柯普防腐 發(fā)布時間：2024-09-02 15:32:04 瀏覽次數(shù)：0次

發(fā)變電站接地網(wǎng)是埋入大地中并與大地緊密接觸的金屬網(wǎng)，為故障電流或雷電流快速泄放提供入地通道、保護(hù)人身安全和電氣設(shè)備安全。據(jù)某省的接地網(wǎng)腐蝕調(diào)查統(tǒng)計，嚴(yán)重腐蝕的超過13%。一些地區(qū)的輸變電系統(tǒng)接地網(wǎng)的使用壽命僅有10年，腐蝕嚴(yán)重的3～4年就出現(xiàn)接地網(wǎng)或引下線腐蝕斷裂。接地網(wǎng)腐蝕不僅使接地電阻增大，造成接地網(wǎng)壽命減短，嚴(yán)重時甚至危及電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。因此，研究接地網(wǎng)在線腐蝕監(jiān)測方法，實現(xiàn)不斷電、不開挖情況下的腐蝕監(jiān)測，以便及時發(fā)現(xiàn)故障，防患于未然，對于保障電力系統(tǒng)的可靠運行具有重要意義。
接地網(wǎng)的腐蝕監(jiān)測傳感器除了要具有常規(guī)的電化學(xué)傳感器的作用，即與被測地網(wǎng)金屬構(gòu)成電化學(xué)三電極測量系統(tǒng)，還要具有限流作用，即將極化電流限制在工件表面的約定面積內(nèi)，具有限流作用，小孔限流電極是電力系統(tǒng)變電站的一種簡單可靠的接地網(wǎng)狀態(tài)檢測工具，實現(xiàn)在不對接地網(wǎng)進(jìn)行大面積開挖的情況下，對接地網(wǎng)的腐蝕情況進(jìn)行檢測，從而有效保障電力系統(tǒng)的安全運行。

1.項目內(nèi)容及目的：

1）變電站接地網(wǎng)各個不同位置腐蝕情況在線監(jiān)測；

2）根據(jù)腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)，為接地網(wǎng)的更換和維護(hù)提供參考依據(jù)。

2.主要監(jiān)測數(shù)據(jù)及功能：

1）監(jiān)測多地變電站的不同點的地網(wǎng)腐蝕速率；

2）集成小孔限流與護(hù)環(huán)電極電流約束的腐蝕監(jiān)測傳感器，直接以接地網(wǎng)作為監(jiān)測的工作電極，可以有效地將極化電流約束在接地網(wǎng)于傳感器小孔投影區(qū)域內(nèi)，防止電流彌散，提高了腐蝕速率測量精度；

3）基于交流阻抗技術(shù)和相關(guān)積分算法的接地腐蝕監(jiān)測裝置，實現(xiàn)了極化電阻和土壤電阻率的同時測量，具有較高的抗電磁干擾和交流干擾能力，其測量結(jié)果較傳統(tǒng)方法離散性小。

3.設(shè)備、探頭和數(shù)據(jù)傳輸方式

1）采用設(shè)備：CST1840腐蝕監(jiān)測儀、CST610無線數(shù)據(jù)收發(fā)器

2）探頭：基于護(hù)環(huán)電流約束機(jī)制的小孔限流電極

3）數(shù)據(jù)傳輸方式：無線數(shù)據(jù)傳輸、腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)管理平臺

CST1840接地網(wǎng)腐蝕監(jiān)測儀
  采用高性能C8051F060單片機(jī)、精密運放、高速AD/DA轉(zhuǎn)換器和DDS信號發(fā)生器,研制了四通道交流阻抗測量原型機(jī)，如圖1左圖。該原型機(jī)與小孔限流傳感器配合，采用交流阻抗和電流約束方法，將極化電流限制在預(yù)定的工作面積內(nèi)；

  基于護(hù)環(huán)電極與小孔限流的雙重電流約束技術(shù)，我們設(shè)計了一種既可限流又具有電流補(bǔ)償功能的傳感器，可用于接地網(wǎng)本體腐蝕速率的直接測量。

  CST1840接地網(wǎng)腐蝕監(jiān)測儀具有雙重極化電路，將采用高精度16bit AD轉(zhuǎn)換器和交流激勵信號，通過相關(guān)積分算法，可有效避免外部交直流干擾對腐蝕測量過程的影響。

  CST1840的系統(tǒng)電路可分為四個部分，一是交流阻抗測量電路，用于測量瞬時腐蝕速率，二是電流約束電路，用于將來自CE的電流約束在其投影面以下；第三是DC-DC電源系統(tǒng)，用于從控制室的高壓直流轉(zhuǎn)換為低壓精密直流電源，給監(jiān)測傳感器供電；第四是通訊電路，采用Rs485通訊與控制室收發(fā)器實現(xiàn)實時通信，用于將指令或測量數(shù)據(jù)上下傳送。

  在交流阻抗測試過程中，基于護(hù)環(huán)的小孔限流電極中的CE與GE電極始終處于相同的極化電位，但用于阻抗譜計算的極化電流僅取來自CE電極的電流，工作電極的面積則用CE在鋼板上的投影面積來計算。

小孔限流探頭
該探頭的輔助電極分為兩部分：一個為小孔外的護(hù)環(huán)電極（Guard Electrode，GE）另外一個為小孔內(nèi)壁的輔助電極（CE），當(dāng)將此電極垂直放置于接地網(wǎng)鋼條上時，CE提供孔口投影面的鋼板極化電流，而GE則提供小孔外側(cè)的電流極化，通過此種設(shè)計可以更好地將電流約束在小孔內(nèi)，將極化電流限制在CE投影面積以下，可用于接地網(wǎng)本體腐蝕速率的準(zhǔn)確測量。

圖 1. CST1840接地網(wǎng)腐蝕監(jiān)測儀（左）基于護(hù)環(huán)電流約束機(jī)制的小孔限流電極（右）

在測量時，探頭錐體的內(nèi)部填充接地網(wǎng)所處環(huán)境的土壤，探頭放置在接地網(wǎng)扁鋼上，掩埋固定，而且由于探頭上的不銹鋼套管的自重，可以對探頭位置有一定的穩(wěn)固效果。因為探頭自帶的工作電極WE與接地網(wǎng)扁鋼材料相同，而且他們所處的土壤環(huán)境一致，并且探頭自帶的工作電極WE面積一定且已知，所以可以通過測量探頭自帶的工作電極的腐蝕情況來得出當(dāng)前階段的土壤腐蝕速率，作為一個參考值，起到腐蝕速率校對的作用。圖3為基于護(hù)環(huán)限流與小孔限流的腐蝕監(jiān)測探頭實物圖。

圖2-1.探頭與接地網(wǎng)的連接示意圖

圖2-2. 基于護(hù)環(huán)的小孔限流電極實物圖

腐蝕監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)
基于B/S模式開發(fā)了接地網(wǎng)腐蝕監(jiān)測網(wǎng)站，該網(wǎng)站安裝在Internet服務(wù)器上，用戶通過客戶端通過Internet網(wǎng)絡(luò)即可以訪問服務(wù)器中的地網(wǎng)腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)。服務(wù)期內(nèi)安裝有基于WCF的軟件，通過無線通訊網(wǎng)，可實現(xiàn)現(xiàn)場腐蝕監(jiān)測裝置的參數(shù)配置、數(shù)據(jù)讀取、歷史數(shù)據(jù)查詢、報表統(tǒng)計和報警提示等功能。

圖3. 接地網(wǎng)腐蝕監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

太原侯村接地網(wǎng)遠(yuǎn)程腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場
1、探頭布置示意圖

圖4. 探頭布置示意圖

2、腐蝕監(jiān)測探頭固定、監(jiān)測設(shè)備安裝與調(diào)試

圖5. 現(xiàn)場安裝調(diào)試

3、接地網(wǎng)遠(yuǎn)程腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場

圖6. 腐蝕檢測系統(tǒng)現(xiàn)場

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