一种杆塔接地体现场杂散电流腐蚀环境的模拟试验方法技术

技术编号：43394174 阅读：3 留言：0更新日期：2024-11-19 18:09

本发明专利技术提出一种杆塔接地体现场杂散电流腐蚀环境的模拟试验方法，通过监测入地杂散电流得到泄漏电流密度分布J<subgt;i</subgt;，选定每个支路中心点作为测试点，监测每个支路的腐蚀环境的参数，包括土壤含氧量、pH值、水分含量、温度参数，取回每个支路中心点位置处的土样，搭建杂散电流腐蚀环境的模拟试验平台，用改进版本的米勒盒监测试件的电化学电位变化，计算试件的腐蚀速率，进行杂散电流腐蚀环境的模拟试验。有益效果：提出监测腐蚀环境参数的方法，准确动态跟踪腐蚀环境的变化数据，模拟试验平台可开展长时间的腐蚀模拟试验，监测腐蚀参数的变化。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于接地体腐蚀检测技术，涉及杆塔接地体现场杂散电流腐蚀环境的模拟。

技术介绍

1、输电线路杆塔接地导体多为钢材，长年埋设于土壤中，容易产生金属的电解腐蚀。线路杆塔接地导体的接地电阻关系到线路的雷电反击过电压，是线路反击跳闸率的重要影响因素。杆塔接地导体腐蚀的状态目前只能通过开挖检查进行分析，但工程上杆塔接地体数量极其庞大，在现场进行大规模的开挖检查并不实用，因此需要更便捷有效的输电线路杆塔接地导体腐蚀检测方法和试验方法。

2、在实验室内开展输电线路杆塔接地导体相关的腐蚀测试是目前较为可行的工程研究手段。一方面，实验室内的测试具有一定的可信度，可以较为准确地模拟腐蚀因素从而评估接地导体的腐蚀速率和剩余寿命。另一方面，相关的腐蚀模拟试验平台可以为接地导体防腐新材料和新措施提供模拟试验环境，从而验证防腐新材料和新措施的应用效果。

3、目前电化学腐蚀检测行业多使用腐蚀溶液中放置接地导体的方式，模拟接地网所处的土壤环境（包括ph值、含氧量、电阻率、电解质成分等因素）对接地导体腐蚀速率的影响。目前的研究方法存在如下的弊端：第一，采取溶液腐蚀试验的方式，和真实土壤含水量不高的情况有所区别。溶液中的含氧量和土壤含氧量是不一样的，土壤为疏松结构，因此含氧量高，存在腐蚀加速的影响。第二，溶液中很难完全模拟土壤的物理-化学成分，土壤包括了可溶盐和不可溶盐等复杂的成分，钢材导体腐蚀产物在土壤中的迁移和溶解情况也与溶液中的腐蚀情况有所区别。综合目前的研究情况，实验室内采取溶液试验的方式尚无法准确模拟输电线路杆塔接地导体在土壤中腐蚀的情况。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提出一种杆塔接地体现场杂散电流腐蚀环境的模拟试验方法，获取和实地腐蚀接近的腐蚀量观测结果。

2、本专利技术的技术方案：一种杆塔接地体现场杂散电流腐蚀环境的模拟试验方法，第1步，开展杆塔接地体入地电流的检测，进而使用计算机仿真的技术评估接地系统不同位置的泄漏电流密度分布，

3、 1.1用柔性杂散电流传感器持续监测杆塔接地体的入地杂散电流；

4、 1.2分离出杆塔接地体的所有导体支路集合{ l}，假设有 b个支路；

5、 1.3分离出杆塔接地体的所有导体节点{ e}，假设有 n个节点，并由入地杂散电流监测数据形成节点注入电流列向量[ f]；

6、 1.4由导体支路和导体节点计算杆塔接地体的关联矩阵[ k]及其转置矩阵[ kt]；

7、关联矩阵[ k]为 n× b阶矩阵，关联矩阵[ k]的转置矩阵[ kt]为 b× n阶矩阵，若 i#节点与 j#支路相关联，则[ k] i, j= [ kt] j, i= 0.5，临时整数变量 i=1，2，…，n，j=1，2，…，n

8、若 i#节点与 j#支路不相关联，则[ k] i, j= [ kt] j, i= 0；临时整数变量 i=1，2，…，n，临时整数变量j=1，2，…，n；

9、节点与支路的关联判据：

10、若支路起点三维坐标与节点三维坐标的距离小于0.01m，则认为节点与支路的关联；若支路终点三维坐标与节点三维坐标的距离小于0.01m，则认为节点与支路的关联；除此之外，节点与支路不关联。

11、 1.5求解互电阻矩阵[ m]

12、互电阻矩阵[ m]为 b× b阶矩阵，其对角线元素为

13、 (1)，

14、其中， ρ为等效的大地电阻率， l i为第 i号导体的长度， a i为导体的半径，dist为求距离的函数，为 l i的镜像，

15、 [ m]非对角线元素为

16、 (2)，

17、其中， ρ为等效的大地电阻率， l i为第 i号导体的长度， l j为第 j号导体的长度，dist为求距离的函数，为 l j的镜像，临时整数变量 j=1，2，…，n；

18、 1.6求解节点电压列向量[ v]

19、节点电压列向量[ v]为 n阶列向量，由求解如下方程得到：

20、

21、 1.7求解支路泄漏电流列向量[ i]

22、支路泄漏电流列向量[ i]为 n阶列向量，计算公式为：

23、

24、 1.8得到接地系统不同位置的泄漏电流密度分布

25、对导体 l i，泄漏电流密度分布为泄漏电流除以导体表面面积，从而得到泄漏电流密度分布 j 本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种杆塔接地体现场杂散电流腐蚀环境的模拟试验方法，其特征是：第1步，开展杆塔接地体入地电流的检测，进而使用计算机仿真的技术评估接地系统不同位置的泄漏电流密度分布，

2.根据权利要求1所述的杆塔接地体现场杂散电流腐蚀环境的模拟试验方法，其特征是：米勒盒整体高度为500mm，石墨电极Φ100mm，外壳直径为300mm。

3.根据权利要求1所述的杆塔接地体现场杂散电流腐蚀环境的模拟试验方法，其特征是：试件尺寸为10mm×10mm×4mm。

4.根据权利要求2所述的杆塔接地体现场杂散电流腐蚀环境的模拟试验方法，其特征是：步骤3.4各层高度位置为10cm、20cm、30cm、40cm。

5.根据权利要求1所述的杆塔接地体现场杂散电流腐蚀环境的模拟试验方法，其特征是：步骤1.5互电阻矩阵[M]为B×B阶矩阵，其对角线元素为：

【技术特征摘要】

2.根据权利要求1所述的杆塔接地体现场杂散电流腐蚀环境的模拟试验方法，其特征是：米勒盒整体高度为500mm，石墨电极φ100mm，外壳直径为300mm。

3.根据权利要求1所述的杆塔接地体现场杂散...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小娟，汤一尧，谢延凯，祁伟健，雷俊，罗学儒，柳洋，曹碧波，陈宏刚，何巍，张鹏，高世刚，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：

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