[实用新型]基于SH0波电力系统接地网导体的腐蚀检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于超声导波无损检测领域，具体涉及一种利用SH0(水平剪切)波检测电力系统接地网导体腐蚀的方法。

背景技术

变电站的接地是在电气设备和大地之间的连接，使电气设备能保持在同一电位，是保证电力系统安全可靠运行的重要措施。一般的作法是敷设接地网。接地网导体长期运行容易发生腐蚀，造成电力设备停止工作，甚至造成电力系统瘫痪。因此，研究接地网腐蚀状况具有重要的社会效益和经济效益。

接地网导体常用截面为长方形6mm×60mm并稍带纯边的的镀锌扁钢或Φ20mm的圆钢水平敷设搭接而成，排列成长孔型或方孔型，埋入地下0.5m～0.8m。但是由于接地网埋设在地下，材料变脆、起层、松散，甚至会出现多处断裂，特别是埋设在酸碱性较强土壤中的接地体，腐蚀更是严重。接地网导体寿命一般为8～10年左右，需要及时诊断出接地网的断点和腐蚀段并采取修复措施。

针对接地网导体腐蚀检测，目前国内主要有三种腐蚀诊断方法：基于电路理论的方法和基于电磁场的方法，电化学分析法。前两种方法能在不停电和不对接地网大面积开挖的情况下，对地网的断点和腐蚀情况进行检测。张晓玲等学者在2002年《电力系统及其自动化学报》发表的文章“电力系统接地网故障诊断电路法”通过采用单纯形法求解接地网中各段导体的电阻增量，但是诊断结果很不精确；Michaloudaki等学者在2005年《Magnetics》发表的文章“Diagnosis of breaks in substations grounding grid by using the electromagnetic method”通过电磁场的方法检测了导体的断裂位置，但是对于未发生断裂的接地网并不能确定其腐蚀程度；对接地网电化学防蚀方法受接地网的复杂性及现场实施条件的限制，我国目前尚未有成熟技术的工业应用。

这些已发表或公开的研究成果未很好的解决接地网导体腐蚀检测问题。而板类结构中传播的超声波类型有：兰姆波、SH波、瑞利波等。国内外利用超声波检测金属结构腐蚀已进行了广泛的研究，证实了超声波用于腐蚀检测的可行性及发展潜力。它是一种无损检测的方法。ZQ Su等学者2006年在《Journal of Sound and Vibration》发表“Guided Lamb waves foridentification of damage in composite structures”通过复杂的小波指纹数字信号处理方法分析了靶体外形航天飞机金属构件的腐蚀波包；2007年，N Terrien等学者在《AIP ConferenceProceedings》发表了一篇“Optimization of hidden corrosion detection in aircraft structures usingLamb waves：numerical predictions and experimental results”，实验用斜探头产生兰姆波检测航空材料局部腐蚀，研究发现兰姆波与腐蚀处作用会发生模态转换和模态叠加，需要应用模态分离技术和二维短时傅里叶变换处理模态叠加的问题，并且斜探头实验需要对试件表面进行预处理，通过耦合剂与被测件接触，操作麻烦，检测效率较低。

接地网导体结构为窄条型，利用兰姆波检测易发生模态叠加和模态转换，表面受地底腐蚀液等影响。目前国内外尚无人利用超声波对接地网导体腐蚀检测进行过相关研究。本实用新型中采用的一种新型的电磁超声检测技术具有非接触、无需耦合和对被检工件表面要求不高等优点，并能很好的克服兰姆波多模态、频散、边界容易发生模态转换等缺点。电磁超声换能器(Electromagnetic Acoustic Transducer，EMAT)由线圈和磁铁构成，接地网导体又属于铁磁性材料，三者结合，检测方便。并且电磁超声换能器能够十分容易产生SH波，产生的一种SH0(水平剪切)波是质点振动(位移和速度)都在位于平行于层面的平面中的波，不频散，具有在不同厚度的钢板中波速基本不发生变化特点。SH0波从平行于偏振方向的表面反射时，不会转化为其他类型的波，其传输系数也远远高于其他波型，衰减弱，因此利于长距离检测。SH0传感器产生的声场，声束扩散角小，易控制，能够应用于宽度大于传感器的窄条结构检测，检测结果不受结构边界的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决快速、全面、在役无损检测接地网导体腐蚀的问题。为及时诊断出接地网的断点和腐蚀段并采取修复措施，提出了一种利用SH0(水平剪切)波检测电力系统接地网导体腐蚀无损检测的方法。