[发明专利]一种变电站接地网的评估方法

摘要

本发明涉及一种变电站接地网的评估方法，包括步骤(1)应用法拉第定律，推导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Sg；(3)确定考虑腐蚀因素的影响时，接地线最小截面积Sg2；(4)确定接地网的评估年限。本方法计算过程清晰，准确率高，为电力系统接地网的安全运行提供了理论上的有力支撑。

主权项

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ρs能够导出下式：JA＝Q/St＝△m/St×zF/M‑△s/t×zFρs/M式中，JA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‑faJA＝△s/tfa＝M/zFρs＝3.2684/z(M/g·mol‑1)(g·cm‑3/ρs)mm·a‑1/mA·cm‑2v＝fbJA＝△m/Stfb＝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＝fcv   (I)fc＝fa/fb＝1/ρs＝8.76((g·cm‑3/ρs)mm·a‑1/g·cm‑2·h‑1)其中，fa、fb、fc为接地网材料换算系数；通过上述公式(I)及fa、fb、fc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Sg1；根据热稳定条件，未考虑腐蚀时，接地线最小截面积Sg1单位为：mm2，Sg1＝Ig/c·te‑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，te为短路的等效持续时间；Ig，c，te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；③te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Sg2；Sg2＝(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Sg2的数值比较，取实施规格数值，与计算Sg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Sg，通过比较Sg1和按照不同年数计算的Sg2的值，得出该Sg1设计值的在役寿命。