CN116223350A - 一种电力接地网腐蚀速率的测试装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力接地腐蚀检测技术领域，尤其涉及一种电力接地网腐蚀速率的测试装置与方法。其中：旁路引线从与电力接地网同一接地线路中引出，依次与参考试体和埋设试体连接；埋设试体埋置于与电力接地网相同环境的土壤中，与电压监测装置连接；参考试体设置于常温环境，与所诉电压监测装置连接；电压监测装置与上位机相连；上位机用于获取电压监测装置监测到的电压值并按照固定时间序列存储为电压数据；本发明获取埋设试体在预设时间内的电阻变化，并以此推算出埋设试体的腐蚀率，即，电力接地网的腐蚀率，成功将腐蚀率转化为电阻变化解决了现有技术对于接地网腐蚀状态的检测结果不准确的问题。

Description

一种电力接地网腐蚀速率的测试装置与方法

技术领域

本发明涉及电力接地腐蚀检测技术领域，尤其涉及一种电力接地网腐蚀速率的测试装置与方法。

背景技术

接地网是由埋设在地下一定深度的多个金属接地极和连接这些接地极的导体所组成的网状结构的总称；在变电站等电力设施的日常运行中，接地网承担着防止设备漏电、雷击以及疏导设备运行中所产生电流的作用，是保障变电站安全运行的重要设施。

接地网的腐蚀现象由于埋设接地网的土壤由无数的土颗粒组成，存在一定的孔隙，在这些孔隙中，空气、盐和水分所组成的混合物会使土壤具有电解质特性，整个地下金属接地网与土壤便形成了无数原电池连接体，使得电流流出接地网的位置发生阳极极化，阳极部位与电解质发生电化学反应，接地网就遭到了腐蚀；而由于土壤的成分、质地以及流过接地网的电流大小的不同，接地腐蚀的程度也各不相同。

为了预测接地网的腐蚀情况，避免接地网提前退出服役进程，工作人员努力尝试各种方法用于测试接地网的腐蚀状态；目前测量电力接地金属在土壤中的腐蚀速率的方法主要有电化学法、测厚法以及失重法等，通过对埋在土壤中的试体或接地材料埋设一段时间后的电化学参数或材料的厚度、重量损失，计算接地金属的腐蚀速率；但以上方法局限性较大，无法充分考虑接地电流、土壤环境等对腐蚀速率的影响，从而导致对接地网腐蚀状态的检测结果不够准确。

发明内容

本发明提供一种电力接地网腐蚀速率的测试装置与方法，用于解决现有技术对于接地网腐蚀状态的检测结果不准确的问题。

本发明第一方面提供一种电力接地网腐蚀速率的测试装置，其特征在于，包括：埋设试体、参考试体、旁路引线、电压监测装置、上位机，其中：

所述旁路引线从与所述电力接地网同一接地线路中引出，依次与所述参考试体和所述埋设试体连接，用于向所述参考试体和所述埋设试体提供与所述电力接地网相同程度的接地电流；

所述埋设试体埋置于与所述电力接地网相同环境的土壤中，与所述电压监测装置连接，用于模拟与所述电力接地网相同的腐蚀情况；

所述参考试体设置于常温环境，与所述电压监测装置连接，用于与所述埋设试体的电阻变化形成对比；

所述电压监测装置与所述上位机相连，用于对所述埋设试体与所述参考试体的电压值进行实时监测并上传至所述上位机；

所述上位机用于获取所述电压监测装置监测到的电压值并按照固定时间序列存储为电压数据。

具体的，通过密封材料对所述参考试体进行包裹，用于将所述参考试体与空气隔绝，避免空气中的复杂化学成分对所述参考试体进行腐蚀。

具体的，所述埋设试体与所述电力接地网的材料、形状完全相同，且大小成比例。

具体的，所述埋设试体为长方体，且在埋设过程中只将所述埋设试体的其中一个外表面与土壤接触，其余外表面均采用密封涂层包裹，用于去除无关变量对测试的影响。

具体的所述埋设试体埋设于与所述电力接地网相同深度土壤中且位置紧邻，用于模拟所述电力接地网所处土壤环境。

具体的，设置若干个所述电力接地网腐蚀速率的测试装置，等间隔的包围于所述电力接地网的四周。

进一步的，还包括：继电器；

所述继电器分别与所述接地线路以及所述旁路引线连接，用于控制引入接地电流的通断，进而控制测试时长。

本发明另一方面还提供一种电力接地网腐蚀速率的测试方法，本发明所提供的一种电力接地网腐蚀速率的测试装置，包括以下步骤：

S1：分别获取测试起始时刻与预设测试时间后参考试体的电阻和电压数据以及埋设试体的电压数据；

S2：通过参考试体的电阻数据以及埋设试体的与参考试体在测试起始时刻的电压数据计算出埋设试体在测试起始时刻的电阻；

S3：通过预设测试时间后的参考试体的电压和电阻以及埋设试体电压，计算出测试预设测试时间后埋设试体的电阻；

其中，预设测试时间后参考试体的电压与测试起始时刻参考试体的电压相同；

S4：假定埋设试体的腐蚀长度不变，通过测试起始时刻与预设测试时间后埋设试体电阻的变化值得到横截面积的变化值；

S5：通过埋设试体横截面积的变化值求出埋设试体的腐蚀率，埋设试体的腐蚀率即为电力接地网的腐蚀率。

具体的，所述埋设试体为长方体，且在埋设过程中只将所述埋设试体的其中一个外表面与土壤接触，其余外表面均采用密封涂层包裹，保证变量的单一性。

具体的，设置若干个所述电力接地网腐蚀速率的测试装置，等间隔的包围于所述电力接地网的四周，所述电力接地网的腐蚀率为各个所述电力接地网腐蚀速率的测试装置的平均值。

本发明的有益效果在于，本发明实施例提供一种电力接地网腐蚀速率的测试装置，一种电力接地网腐蚀速率的测试装置，包括：埋设试体、参考试体、旁路引线、电压监测装置、上位机，其中：

所述电压监测装置分别与所述埋设试体、所述参考试体连接，所述电压监测装置用于获取所述埋设试体、所述参考试体的电压数据并发送至所述上位机；所述上位机与所述电压监测装置连接，用于根据获取的电压数据、参考试体的电阻以及预设测试时间计算埋设试体的腐蚀率；

所述旁路引线从与所述电力接地网同一接地线路中引出，并分别与所述埋设试体、所述参考试体连接，用于向所述参考试体和所述埋设试体提供接地电流；

所述埋设试体埋置于与所述电力接地网相同环境的土壤中。

本发明提供的电力接地网腐蚀速率的测试装置，能够通过旁路引线引入接地电流，并提供与电力接地网相同的土壤环境，使得电力接地网的腐蚀率转化为本发明所提供的埋设试体的腐蚀率；再通过参考试体为埋设试体提供腐蚀前的试体标准，并使用电压监测装置监测被腐蚀试体的电压值以及参考试体的电压值，为工作人员根据电压值的变化计算腐蚀率提供依据，计出埋设试体在预设测试时间内的电阻变化，有效隔离了测试过程中温度等漂移量对电阻值的影响；并根据埋设试体在预设时间内的电阻变化推算出埋设试体的腐蚀率，即，电力接地网的腐蚀率，有效地模拟了电力接地网在土壤环境中所遭受的各种不便于计算的腐蚀，成功将腐蚀率转化为电阻变化解决了现有技术对于接地网腐蚀状态的检测结果不准确的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为电力接地网腐蚀速率的测试装置结构示意图；

图2为电力接地网腐蚀速率的测试方法流程图；

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明第一方面提出一种电力接地网腐蚀速率的测试装置，包括：埋设试体、参考试体、旁路引线、电压监测装置、上位机，其中：

电压监测装置分别与埋设试体、参考试体连接，电压监测装置用于获取埋设试体、参考试体的电压数据并发送至上位机；上位机与电压监测装置连接，用于根据获取的电压数据、参考试体的电阻以及预设测试时间计算埋设试体的腐蚀率；

旁路引线从与电力接地网同一接地线路中引出，并分别与埋设试体、参考试体连接；

埋设试体埋置于与电力接地网相同环境的土壤中。

可以理解的是，通过预先测量的参考试体的参考电阻以及电压监测装置采集的参考试体和埋设试体的电压，计算埋设试体的电阻可以消除测量时温度、湿度等漂移量对电阻阻值的影响。

在本发明的一个具体的实施例中，在前述实施例的基础上，通过密封材料对参考试体进行包裹，用于将参考试体与空气隔绝，避免空气中的复杂化学成分对参考试体进行腐蚀。

在本发明的一个具体的实施例中，在前述实施例的基础上，埋设试体与电力接地网的材料、形状相同，且大小成比例。

在一个具体的实施例中，参考试体为电阻可调试体，根据电力接地网的电流变化，通过调节参考试体，使得埋设试体中的电流与电力接地网中的电流保持一致。

在本发明的一个更具体的实施例中，在前述实施例的基础上，埋设试体为长方体，且在埋设过程中只将埋设试体的其中一个外表面与土壤接触，其余外表面均采用密封涂层包裹，用于去除无关变量对测试的影响，使测试结果更加直观。

在本发明的一个更具体的实施例中，在前述实施例的基础上，埋设试体埋设于与电力接地网相同深度土壤中且埋设深度相同且距离在第一预设距离和第二预设距离之间；

其中第一预设距离为5～10米，用于避免电力接地网流入地面的电流对埋设实体产生影响，还用于保持土壤环境相同；

可以理解的是，本实施例给出的预设距离仅为一种情况，在不同的土壤环境和不同面积、接地电流强度的接地网的测试中，预设距离可以随之更改不做限制。

在本发明的一个具体的实施例中，在前述实施例的基础上，埋设试体包括多个，均与电压监测装置以及上位机相连，多个埋设试体等间隔的包围于电力接地网的四周。

可以理解的是，由于电力接地网覆盖面巨大且每个位置的土壤环境，包括湿度、温度等，均略有差异，因此为了减小这种差异带来的测试误差，可以设置不限个数的电力接地网腐蚀速率的测试装置。

在本发明的一个具体的实施例中，在前述实施例的基础上，一种电力接地网腐蚀速率的测试装置，还包括：继电器；

继电器分别与接地线路以及旁路引线相连接，用于控制引入接地电流的通断，进而控制测试时长。

在本发明的一个具体的实施例中，在前述实施例的基础上，一种电力接地网腐蚀速率的测试装置，还包括：显示器；

显示器与上位机连接，用于向工作人员展示上位机计算得到的腐蚀率数据。

在本发明的一个具体的实施例中，预设测试时间大于一个月，用于保证测试的准确性。

在本发明的一个更具体的实施例中，旁路引线从与电力接地网同一接地线路中引出，并分别与埋设试体、参考试体串联。

本发明还提供一种电力接地网腐蚀速率的测试方法实施例，应用于本发明所提供的一种电力接地网腐蚀速率的测试装置，具体包括以下步骤：

S1：获取参考试体的参考电阻、参考电压、埋设试体在测试起始时刻的的第一埋设电压以及预设测试时间后的第二埋设电压；

S2：通过参考试体的参考电阻、参考电压以及埋设试体的第一埋设电压计算出埋设试体在测试起始时刻的第一埋设电阻R₂，公式如下：

式中：R₁参考电阻、参考电压、U₂为第一埋设电压；

S3：通过参考电阻、参考电压、ΔT时间后的第二埋设电压，计算出测试预设测试时间后埋设试体的第二埋设电阻R'₂，公式如下：

式中：U'₂为第二埋设电压；

S4：假定埋设试体的腐蚀长度不变，将ΔT时间后埋设试体电阻的变化值转化为长度的变化值，公式如下：

S5：通过埋设试体长度的变化值求出埋设试体的腐蚀率γ，埋设试体的腐蚀率即为电力接地网的腐蚀率。

在本发明的一个具体的实施例中，上位机在每次计算出埋设试体的腐蚀率后，根据预设时间间隔增加预设测试时间再次进行测试，直至埋设试体由于腐蚀导致损坏、无法发挥接地作用。

预设时间间隔设置为大于一个月。

埋设试体为长方体，长方体的一个外表面与土壤接触，其余外表面均采用密封涂层包裹，用于保持变量的单一性，只对埋设试体的长度进行复式计算。

当埋设试体为若干个时，将若干个埋设试体等间隔的包围于电力接地网的四周，电力接地网的腐蚀率为各个所述埋设试体腐蚀率的平均值。

本发明还提供一个更具体的实施例，在前述实施例的基础上，埋设试体为长方体，且在埋设过程中只将埋设试体的其中一个外表面与土壤接触，其余外表面均采用密封涂层包裹，保证变量的单一性。

本发明还提供一个更具体的实施例，在前述实施例的基础上，设置若干个电力接地网腐蚀速率的测试装置，等间隔的包围于电力接地网的四周，用于获得电力接地网不同位置的腐蚀率。

本发明还提供一个更具体的实施例，在前述实施例的基础上，通过按预设时间间隔增加的预设测试时间，进行多次测试后得到多个腐蚀率的值，并根据多个腐蚀率的值求出腐蚀率的变化率，用于观察不同测试时长对应的腐蚀率的变化情况。

本申请的说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

Claims (10)

1.一种电力接地网腐蚀速率的测试装置，其特征在于，包括：埋设试体、参考试体、旁路引线、电压监测装置、上位机，其中：

所述电压监测装置分别与所述埋设试体、所述参考试体连接，所述电压监测装置用于获取所述埋设试体、所述参考试体的电压数据并发送至所述上位机；所述上位机与所述电压监测装置连接，用于根据获取的电压数据、参考试体的电阻以及预设测试时间计算埋设试体的腐蚀率；

所述旁路引线从与所述电力接地网同一接地线路中引出，并分别与所述埋设试体、所述参考试体连接，用于向所述参考试体和所述埋设试体提供接地电流；

所述埋设试体埋置于与所述电力接地网相同环境的土壤中。

2.根据权利要求1所述的电力接地网腐蚀速率的测试装置，其特征在于，所述参考试体采用密封涂层包裹。

3.根据权利要求1所述的电力接地网腐蚀速率的测试装置，其特征在于，所述埋设试体为长方体，且所述长方体的一个外表面与土壤接触，其余外表面均采用密封涂层包裹。

4.根据权利要求1所述的电力接地网腐蚀速率的测试装置，其特征在于，所述埋设试体与所述电力接地网的材料、形状相同。

5.根据权利要求1所述的电力接地网腐蚀速率的测试装置，其特征在于，所述埋设试体与所述电力接地网埋设深度相同且相距第一预设距离。

6.根据权利要求1所述的电力接地网腐蚀速率的测试装置，其特征在于，所述埋设试体为多个，多个所述埋设试体等间隔地包围于所述电力接地网的四周。

7.根据权利要求1所述的电力接地网腐蚀速率的测试装置，其特征在于，还包括：显示器；

所述显示器与所述上位机连接，用于向工作人员展示上位机计算得到的腐蚀率数据。

8.一种电力接地网腐蚀速率的测试方法，应用于权利要求1-7任一项所述的一种电力接地网腐蚀速率的测试装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取参考试体的参考电阻、参考电压、埋设试体在测试起始时刻的第一埋设电压以及预设测试时间后的第二埋设电压；

S2：通过所述参考试体的参考电阻、参考电压以及在测试起始时刻所述埋设试体的第一埋设电压计算出所述埋设试体的第一埋设电阻；

S3：通过所述参考试体的参考电阻、参考电压以及预设测试时间后埋设试体的第二埋设电压计算出第二埋设电阻；

S4：通过所述第一埋设电阻与第二埋设电阻的差值与电阻长度变化之间的关系，得到所述埋设试体长度的变化值；

S5：通过预设测试时间以及埋设试体长度的变化值得到埋设试体的腐蚀率，埋设试体的腐蚀率即为电力接地网的腐蚀率。

9.根据权利要求8所述的电力接地网腐蚀速率的测试方法，其特征在于，计算出所述埋设试体的腐蚀率后，根据预设时间间隔增加所述预设测试时间再次进行测试，直至所述埋设试体由于腐蚀导致损坏、无法发挥接地作用。

10.根据权利要求9所述的电力接地网腐蚀速率的测试方法，其特征在于，通过按预设时间间隔增加的预设测试时间，进行多次测试后得到多个腐蚀率的值，并根据多个腐蚀率的值求出腐蚀率的变化率。

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