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接地网腐蚀监测

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山西国网变电站接地网腐蚀监测
信息来源:武汉科思特仪器股份有限公司 发布时间:2018-11-07 10:58:18 浏览次数:
       发变电站接地网是埋入大地中并与大地紧密接触的金属网,为故障电流或雷电流快速泄放提供入地通道、保护人身安全和电气设备安全。据某省的接地网腐蚀调查统计,严重腐蚀的超过13%。一些地区的输变电系统接地网的使用寿命仅有10年,腐蚀严重的3~4年就出现接地网或引下线腐蚀断裂。接地网腐蚀不仅使接地电阻增大,造成接地网寿命减短,严重时甚至危及电网的稳定运行。因此,研究接地网在线腐蚀监测方法,实现不断电、不开挖情况下的腐蚀监测,以便及时发现故障,防患于未然,对于保障电力系统的可靠运行具有重要意义。
      接地网的腐蚀监测传感器除了要具有常规的电化学传感器的作用,即与被测地网金属构成电化学三电极测量系统,还要具有限流作用,即将极化电流限制在工件表面的约定面积内,具有限流作用,小孔限流电极是电力系统变电站的一种简单可靠的接地网状态检测工具,实现在不对接地网进行大面积开挖的情况下,对接地网的腐蚀情况进行检测,从而有效保障电力系统的安全运行。

1.项目内容及目的:
1)变电站接地网各个不同位置腐蚀情况在线监测;
2)根据腐蚀监测数据,为接地网的更换和维护提供参考依据。  
 
2.主要监测数据及功能:
1)监测多地变电站的不同点的地网腐蚀速率;
2)集成小孔限流与护环电极电流约束的腐蚀监测传感器,直接以接地网作为监测的工作电极,可以有效地将极化电流约束在接地网于传感器小孔投影区域内,防止电流弥散,提高了腐蚀速率测量精度;
3)基于交流阻抗技术和相关积分算法的接地腐蚀监测装置,实现了极化电阻和土壤电阻率的同时测量,具有较高的抗电磁干扰和交流干扰能力,其测量结果较传统方法离散性小。 
 
3.设备、探头和数据传输方式
1)采用设备:CST1840腐蚀监测仪CST610无线数据收发器
2)探头:基于护环电流约束机制的小孔限流电极
3)数据传输方式:无线数据传输、腐蚀监测数据管理平台
 

CST1840接地网腐蚀监测仪

采用高性能C8051F060单片机、精密运放、高速AD/DA转换器和DDS信号发生器,研制了四通道交流阻抗测量原型机,如1左图。该原型机与小孔限流传感器配合,采用交流阻抗和电流约束方法,将极化电流限制在预定的工作面积内;

基于护环电极与小孔限流的双重电流约束技术,我们设计了一种既可限流又具有电流补偿功能的传感器,可用于接地网本体腐蚀速率的直接测量。

CST1840腐蚀监测仪具有双重极化电路,将采用高精度16bit AD转换器和交流激励信号,通过相关积分算法,可有效避免外部交直流干扰对腐蚀测量过程的影响。

CST1840的系统电路可分为四个部分,一是交流阻抗测量电路,用于测量瞬时腐蚀速率,二是电流约束电路,用于将来自CE的电流约束在其投影面以下;第三是DC-DC电源系统,用于从控制室的高压直流转换为低压精密直流电源,给监测传感器供电;第四是通讯电路,采用Rs485通讯与控制室收发器实现实时通信,用于将指令或测量数据上下传送。

在交流阻抗测试过程中,基于护环的小孔限流电极中的CEGE电极始终处于相同的极化电位,但用于阻抗谱计算的极化电流仅取来自CE电极的电流,工作电极的面积则用CE在钢板上的投影面积来计算。

小孔限流探头

该探头的辅助电极分为两部分:一个为小孔外的护环电极(Guard ElectrodeGE)另外一个为小孔内壁的辅助电极(CE),当将此电极垂直放置于接地网钢条上时,CE提供孔口投影面的钢板极化电流,而GE则提供小孔外侧的电流极化,通过此种设计可以更好地将电流约束在小孔内,将极化电流限制在CE投影面积以下,可用于接地网本体腐蚀速率的准确测量。

图 1. CST1840接地网腐蚀监测仪(左)基于护环电流约束机制的小孔限流电极(右)

在测量时,探头锥体的内部填充接地网所处环境的土壤,探头放置在接地网扁钢上,掩埋固定,而且由于探头上的不锈钢套管的自重,可以对探头位置有一定的稳固效果。因为探头自带的工作电极WE与接地网扁钢材料相同,而且他们所处的土壤环境一致,并且探头自带的工作电极WE面积一定且已知,所以可以通过测量探头自带的工作电极的腐蚀情况来得出当前阶段的土壤腐蚀速率,作为一个参考值,起到腐蚀速率校对的作用。 图3为基于护环限流与小孔限流的腐蚀监测探头实物图。



图2.
探头与接地网的连接示意图

图3. 基于护环的小孔限流电极实物图

腐蚀监测网络

基于B/S模式开发了接地网腐蚀监测网站,网址为:http://corrtest.eicp.net:8880。该网站安装在Internet服务器上,用户通过客户端通过Internet网络即可以访问服务器中的地网腐蚀监测数据。服务期内安装有基于WCF的软件,通过无线通讯网,可实现现场腐蚀监测装置的参数配置、数据读取、历史数据查询、报表统计和报警提示等功能。

图3. 接地网腐蚀监测网络

太原侯村接地网远程腐蚀监测系统现场
      1、探头布置示意图


图4. 探头布置示意图

2、腐蚀监测探头固定、监测设备安装与调试


图5. 现场安装调试

3、接地网远程腐蚀监测系统现场


图6. 腐蚀检测系统现场

 



 

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