長期以來,變電站接地網腐蝕診斷一般通過大面積開挖進行檢測,此方法檢測盲目、工作量也極大,且存在影響電力系統安全運行的隱患。本文利用重慶大學編制的《發、變電站接地網腐蝕診斷軟件》結合逐步逼近思想提出了一種在不停電、不大面積開挖接地網的條件下,快速準確診斷接地網腐蝕情況的新方法。該方法能夠有效的診斷出舊地網腐蝕的位置和程度,并能有效檢測新變電站鋪設地網的品質。建議將此軟件和方法在全省范圍內推廣應用。
接地是在電氣設備和大地之間的電氣連接,在任何時候它將電氣連接處的電位固定在一個允許的范圍內,保證人身和設備的安全和可靠運行。當前我國面臨日益增長的用電需求,電力系統規模和容量迅速擴大,接地短路電流越來越大,對接地技術的要求越來越嚴格,不但接地電阻值要低,而且均壓效果必須良好,維護水平更要提高。一旦發、變電站發生接地故障,可能帶來巨大的經濟損失和社會影響。由于地網故障而引起的重大事故屢見不鮮,應當引起高度重視。
國內外研究現狀
由于接地網埋設于地下,以往工程上對接地網接地性能好壞的檢測一般通過接地電阻的大小來間接判斷,但無法了解接地網的腐蝕情況,在傳統接地電阻測試方法中,只要測量處的接地體不發生斷路,即使在接地網被嚴重腐蝕,接地電阻也可能達到標準要求。所以工程上一般都是在發現地網接地電阻不合格或發生地網引起的事故后,通過大面積開挖查找接地網斷點和腐蝕段,這種方法帶有盲目性、工作量極大,還影響電力系統的運行。
為此,本文力求研究一種新的接地網診斷方法,能在不停電和不對地網大面積開挖的情況下,通過測量接地引線之間的電阻,運用電路理論和數學方法對地網的腐蝕情況進行診斷,提高接地網的維護水平。
診斷的基本原理
變電站的接地網一般由外緣閉合中間敷設若干均壓導體相互相連成網狀電極并與若干垂直接地極(體)相連。實際變電站的接地網比較復雜,為方便數據的輸入和數學方程的建立,現對接地網做以下假設:
(1)不考慮接地網的自然接地體;(2)假設測量的接地引線與接地網的連接點都是在接地網水平支路的節點上;(3)假設各個節點都有接地引下線,即為可及節點。
假設接地網有n+1個節點,b條支路。忽略土壤因素的影響,可以將接地網看成一個純電阻網絡。地網竣工之后,由于各段導體的長度、截面積和電阻率已確定,可得出它們的原始電阻值(標稱參數);當接地網運行多年后某些導體出現腐蝕或者發生斷裂時,此時的支路電阻與原始值相比變大。這樣就得到兩個拓撲結構相同,支路電阻不同的電阻網絡。其中原先的網絡端口電阻(即接地引線間的電阻)因拓撲結構,支路電阻已知,可以根據電網絡理論計算得到;而腐蝕后接地網的節點間電阻值,因變電站電氣設備都有和接地網相連接的接地引線,可以通過接地引線測量腐蝕后接地網的節點間電阻值。這樣就可以得到了節點間電阻變化值,利用特勒根定理可以求出節點間電阻變化值和支路電阻變化值的關系,再應用適當的數學方法,可以從節點電阻變化值推出接地網支路的電阻變化值,從而判斷地網腐蝕及斷點情況。
由以上思路,運用電網絡知識和特勒根定理,推導出發、變電站地網腐蝕診斷方程組為:

式中,m是測量的節點對數,△R′ij(m)是第m次測量的腐蝕前后節點間電阻的變化值,△Rk是腐蝕前后k支路電阻的變化值,Ik(m)、I′k(m)分別是第m次測量時腐蝕前、腐蝕后流過k支路的電流;I0是測量時節點間注入的電流。運用最優化方法即可以解得矩陣△Rk。
基于以上原理,重慶大學過電壓與接地教研室開發了《變電站接地網腐蝕診斷軟件》、《發、變電站接地網腐蝕診斷軟件》可以快速準確的找出故障位置、故障程度。
小 結
基于電路原理和特勒根定理推出了發、變電網腐蝕診斷方程組,用最優化算法實現了方程組求解,編制了《變電站接地網腐蝕診斷軟件》;利用故障診斷理論提出了逐步診斷的思想,結合《變電站接地網腐蝕診斷軟件》大大提高診斷速度,效果良好。
責任編輯: 江曉蓓