變電站接地裝置使用降阻劑對(duì)腐蝕診斷的影響

【摘要】 文章簡(jiǎn)述了接地裝置在電網(wǎng)運(yùn)行的重要性和組成，以及特性參數(shù)測(cè)量的項(xiàng)目?jī)?nèi)容、降阻劑的特性，通過(guò)三座變電站接地裝置測(cè)量實(shí)例，講述變電站接地裝置使用降阻劑對(duì)腐蝕診斷的影響，并找出在使用降阻劑的變電站判斷接地網(wǎng)腐蝕的診斷方法。

【關(guān)鍵詞】 接地裝置 降阻劑 腐蝕診斷 阻抗估算值

1 概述

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各領(lǐng)域中，各種設(shè)備在運(yùn)行使用中都必須通過(guò)接地裝置進(jìn)行接地，特別是電力系統(tǒng)。接地裝置特性參數(shù)是發(fā)電廠、變電站接地系統(tǒng)安全狀態(tài)的重要指標(biāo)，是衡量接地系統(tǒng)的有效性、安全性以及鑒定接地系統(tǒng)是否符合設(shè)計(jì)要求的重要指標(biāo)。

為保證電力設(shè)備運(yùn)行安全和運(yùn)行人員的人身安全，還可以通過(guò)接地裝置特性參數(shù)實(shí)測(cè)值對(duì)其腐蝕程度進(jìn)行診斷。關(guān)于變電站接地網(wǎng)接地電阻的測(cè)量項(xiàng)目、要求及方法，DL475—2006《接地裝置特性參數(shù)的測(cè)量導(dǎo)則》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“導(dǎo)則”)有著明確的規(guī)定，在日常的預(yù)試工作中均有應(yīng)用。對(duì)于接地裝置特性參數(shù)的測(cè)量主要有：接地裝置的電氣完整性、接地阻抗、場(chǎng)區(qū)地表電位梯度、接觸電位差、跨步電位差、轉(zhuǎn)移電位、以及站內(nèi)各外引地線分流的測(cè)量，測(cè)量中所使用的設(shè)備， “導(dǎo)則”中第6章“接地裝置工頻特性參數(shù)的測(cè)量”要求，“a推薦采用異頻電流測(cè)試大小接地裝置的工頻特性參數(shù)，試驗(yàn)電流宜在3～20A，頻率宜在40～60Hz范圍，異于工頻又盡量接近工頻，儀器準(zhǔn)確度不低于1.0級(jí)，測(cè)試場(chǎng)區(qū)地表電位梯度、跨步電位差、接觸電位差的電壓表分辨率不低于1mV。”總的目的是使測(cè)量值有較高的精度，其測(cè)量結(jié)果與被測(cè)地網(wǎng)設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，達(dá)到接地裝置安全性評(píng)估和腐蝕診斷的目的。

使用被測(cè)地網(wǎng)與設(shè)計(jì)值比較的方法來(lái)判斷地網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)、腐蝕情況，對(duì)接地裝置腐蝕診斷所用上述“導(dǎo)則”及相關(guān)國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)均在未使用降阻劑的前提下，但在使用降阻劑的變電站接地裝置，雖能夠進(jìn)行上述特性參數(shù)的實(shí)測(cè)，但給腐蝕診斷帶來(lái)了新的問(wèn)題。為此，需尋求易于進(jìn)行腐蝕診斷的方法。

2 降阻劑在變電站接地裝置的使用

降阻劑中主要含有：氧化硅、氧化鈦、氧化鋁、氧化鐵、氧化亞鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉、硫酸鈉、氯化鈉、氫氧化鈉、磷酸鈉及碳等物質(zhì)，其pH值為9～10，呈弱堿性。其現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)如圖1所示。

降阻劑具有較低的電阻率，在吸收水分后，具有較大的膨脹并在相對(duì)時(shí)間內(nèi)保持一定的水分，施加在接地體周?chē)喈?dāng)于增大了接地體的有效截面，減少了接地體與周?chē)寥赖慕佑|電阻，以及水分滲透和擴(kuò)散作用，降低了接地體周?chē)耐寥离娮杪?，因而具有較好的降阻性能，特別是對(duì)山區(qū)、高土壤電阻率地區(qū)以及西北較干旱地區(qū)，其降阻效果較為明顯，近些年來(lái)被廣泛使用。

3 接地裝置測(cè)量及腐蝕診斷的原理及方法

3.1 接地裝置的構(gòu)成

接地裝置是埋入地中的接地體和設(shè)備接地線的總和，主要由以下部分組成：

(1)地上部分：每個(gè)電氣設(shè)備與接地體的金屬連線——設(shè)備引下線；

(2)地表部分：變電站(電廠)內(nèi)土壤地表——人體接觸面；

(3)地中部分：埋入地中并直接與大地(包括土壤、江、河、湖、井水)接觸的金屬導(dǎo)體——接地體(地網(wǎng))；

(4)其它輔助部分：在地網(wǎng)建設(shè)或改造中對(duì)土壤電阻率進(jìn)行改造，所使用的降阻劑。

降阻劑的原理在于其面積加大而減少與接地電極之間的接觸電阻，從而降低了接地體的總電阻。降阻劑的構(gòu)成可分為電子導(dǎo)電型和離子導(dǎo)電型。

3.2 接地裝置特性參數(shù)及測(cè)試

“導(dǎo)則”中規(guī)定了接地裝置的電氣完整性、接地阻抗、場(chǎng)區(qū)地表電位梯度、接觸電位差、跨步電位差、轉(zhuǎn)移電位等參數(shù)或指標(biāo)。并規(guī)定了測(cè)試方法、判定標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)周期，以及測(cè)試所使用的測(cè)量設(shè)備要求。

3.3 接地裝置腐蝕診斷的方法

接地裝置腐蝕診斷常規(guī)的方法是通過(guò)“導(dǎo)則”中規(guī)定的測(cè)試方法、測(cè)試項(xiàng)目、判定標(biāo)準(zhǔn)及要求，對(duì)變電站接地裝置進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，依據(jù)判定標(biāo)準(zhǔn)、被測(cè)接地裝置的設(shè)計(jì)值，并參考年腐蝕率等因素與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，判斷其腐蝕程度，是否符合設(shè)計(jì)要求，對(duì)其進(jìn)行接地裝置腐蝕診斷。

4 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量實(shí)例

2009年7月，嘉峪關(guān)供電公司使用西安佳源技術(shù)貿(mào)易發(fā)展有限責(zé)任公司生產(chǎn)的HDZ一2000G發(fā)電廠、變電站接地裝置特性參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)該公司110kV河?xùn)|里變、110kV陽(yáng)關(guān)變、110kV柳園變的接地裝置特性參數(shù)進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量項(xiàng)目有：接地阻抗、場(chǎng)區(qū)地表電位梯度、接觸電位差、跨步電位差、站內(nèi)外各引線路架空地線分流情況、變電站周邊土壤電阻率。該測(cè)量系統(tǒng)，由耦合變壓器、大功率信號(hào)控制器、可調(diào)頻電壓、電流表、電流信號(hào)取樣傳感器——Rogowski無(wú)鐵心線圈組成，測(cè)試功率5kW，測(cè)試頻率(43Hz、57Hz)可選，準(zhǔn)確度0.5級(jí)，符合“導(dǎo)則”中測(cè)量設(shè)備的全部技術(shù)指標(biāo)要求。接地阻抗測(cè)試數(shù)據(jù)及變電站參數(shù)見(jiàn)表1。

由表1各數(shù)據(jù)可知，地網(wǎng)接地阻抗估算值應(yīng)小于斷開(kāi)架空地線的實(shí)測(cè)值，由于上述三座變電站在鋪設(shè)接地網(wǎng)時(shí)，均不同數(shù)量鋪設(shè)了降阻劑，使得地網(wǎng)接地阻抗實(shí)測(cè)值減小，無(wú)法用此測(cè)值，應(yīng)用“導(dǎo)則”中的測(cè)試項(xiàng)目，對(duì)接地裝置進(jìn)行腐蝕診斷。針對(duì)鋪設(shè)了降阻劑的變電站接地裝置，可通過(guò)測(cè)量變電站附近周邊土壤電阻率，得到近期土壤電阻率實(shí)測(cè)值，再結(jié)合接地網(wǎng)總接地阻抗估算值公式，計(jì)算出接地阻抗估算值，并與被測(cè)變電站接地阻抗實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，判斷接地網(wǎng)總的腐蝕情況。表1中110kV柳園變運(yùn)行了4年后，變電站附近周邊土壤電阻率發(fā)生了明顯變化，投運(yùn)前設(shè)計(jì)圖提供的土壤電阻率為210Ω·m，接地網(wǎng)不包括站內(nèi)外各引線路桿塔地網(wǎng)，并聯(lián)接地阻抗為1.0Ω，而本次測(cè)試，接地網(wǎng)不包括站內(nèi)外各引線路桿塔地網(wǎng)，并聯(lián)接地阻抗為1.8Ω，已超標(biāo)，由此可診斷：接地網(wǎng)總體有腐蝕缺陷；該站地網(wǎng)所鋪設(shè)的降阻劑已失效。

5 結(jié)束語(yǔ)

(1)對(duì)變電站接地裝置特性參數(shù)測(cè)量，應(yīng)嚴(yán)格按“導(dǎo)則”中規(guī)定的檢測(cè)項(xiàng)目、要求進(jìn)行。

(2)對(duì)變電站接地裝置特性參數(shù)測(cè)量，用測(cè)量架空地線分流的方法，可在線測(cè)量其接地阻抗值，在現(xiàn)場(chǎng)較易實(shí)現(xiàn)。

(3)對(duì)使用降阻劑變電站接地裝置，可用測(cè)量變電站附近周邊土壤電阻率的方法，結(jié)合投運(yùn)前設(shè)計(jì)圖提供技術(shù)參數(shù)，以及接地網(wǎng)不包括站內(nèi)外各引線路桿塔地網(wǎng)并聯(lián)接地阻抗總接地阻抗估算值、實(shí)測(cè)值，進(jìn)行腐蝕診斷。