[发明专利]一种变电站接地网的评估方法

权利要求书

1.一种变电站接地网的评估方法，其特征在于该方法包括步骤如下：

(1)应用法拉第定律，推导出接地网金属的厚度减薄速率；

接地网材料在土壤中腐蚀过程适用于法拉第定律：△m＝MQ/zF,式中，△m是溶解了的金属质量；M是其原子量；Q是转移的电荷；z是金属离子的化合价；F是法拉第常数，借助密度ρ_s能够导出下式：

J_A＝Q/St＝△m/St×zF/M-△s/t×zFρ_s/M

式中，J_A是金属离子通道的阳极分反应的电流密度：S是电极的表面积：t是时间；△s是被剥离的厚度；

W-f_aJ_A＝△s/t

f_a＝M/zFρ_s＝3.2684/z(M/g·mol^-1)(g·cm^-3/ρ_s)mm·a^-1/mA·cm^-2

v＝f_bJ_A＝△m/St

f_b＝M/zF＝0.32311/z(M/g·mol^-1)g·cm^-2·h^-1/mA·cm^-2

式中，W是厚度减薄速率，v是单位表面积的质量损失速率；

W＝f_cv (I)

f_c＝f_a/f_b＝1/ρ_s＝8.76((g·cm^-3/ρ_s)mm·a^-1/g·cm^-2·h^-1)

其中，f_a、f_b、f_c为接地网材料换算系数；

通过上述公式(I)及f_a、f_b、f_c换算系数即可得出接地网金属的厚度减薄速率；

(2)确定未考虑腐蚀时，接地线最小截面积S_g1；

根据热稳定条件，未考虑腐蚀时，接地线最小截面积S_g1单位为：mm²，

S_g1＝Ig/c·t_e^-2 (II)

其中，在公式中Ig为流过接地线的短路电流稳定值、c为接地线材料的热稳定系数，t_e为短路的等效持续时间；Ig，c，t_e的具体规定为：

①Ig为流过接地线的短路电流稳定值，单位：A，对于有效接地系统和低电阻接地系统，考虑单项或两项接地短路电流；对于不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统，则考虑异点两项接地短路电流，Ig根据系统5-10年发展规划,按系统最大运行方式确定，Ig按变电站母线短路电流最大值75％计算；

②c为接地线材料的热稳定系数，根据材料的种类、性能及最高允许温度和短路前接地线的初始温度确定，钢取70，铜取210，铝取120；

③t_e为短路的等效持续时间，单位：s，500kV的系统取0.35s，200kV系统取0.6-0.7s，110kV及以下电压等级系统故障持续时间根据实际情况选取，考虑到继电保护配置接近，取220kV系统相同的水平值0.6-0.7s；

(3)确定考虑腐蚀因素的影响时，接地线最小截面积S_g2；

S_g2＝(A-2×w×n)(B-2×w×n) (III)

其中，接地网是圆钢类型时，式中，A表示接地网宽度，B表示接地网厚度，n表示运行年限，w表示接地网材料减薄速率，单位：mm/a；

(4)确定接地网的评估年限，具体方法为：

①对于已经使用的接地网，通过实际接地网的实施规格，与S_g2的数值比较，取实施规格数值，与计算S_g值最接近时的n值，得出实际接地网的评估使用年限；

②对于未考虑腐蚀时，计算出的接地线最小截面积S_g，通过比较S_g1和按照不同年数计算的S_g2的值，得出该S_g1设计值的在役寿命。

2.根据权利要求1所述的变电站接地网的评估方法，其特征在于：所述步骤(1)中对于f_a、f_b、f_c换算系数，常见的接地网材料换算系数如下表：