電力系統接地網缺陷診斷與發展趨勢探討

貴州理工學院 張 昕

若想確保電力設備能夠有效的運行，那么就一定要啟用接地網。其如果長時間放于土壤里就會被腐蝕，通常情況下，腐蝕程度會達到2mm到8mm之間。而時間越長，導體電阻就會進一步加大，如果接地網被雷電電流所擊中，那么就會使得接地網導體過熱，從而出現斷裂的情況。所以相關專家在今后的工作中，一定要創建出電力系統接地網缺陷診斷的全新方式，并掌握其未來的發展趨勢，這樣的話，電力系統才能夠得到更好而發展。那么下面我們就來具體的討論一下這方面的問題。

1 傳統接地網狀態檢測方法

1.1 電磁場分析法

在采取接地網診斷的時候，可以運用磁場，這種工作原理主要是把接地網中的接地體灌入電流，此時，就會在地表中形成磁場，并對其進行合理的分布，這樣一來就能夠有效的對接地網采取故障診斷工作。接地網如果發生腐蝕的情況，導電性就會下降，那么導體里的電流分布就會出現變化，這樣一來就會對附近的電場形成干擾。電網導體里的實際電流分布情況，能夠決定附近電磁場的分布，不過要是利用電場來推斷導體里的源電流，那么就必須要采取一些限制條件。

在上世紀八十年代的時候，國外的相關專家就已經開始采用地表磁場分布的方式來進行接地網故障檢測工作，并創建了接地網分析模型，然后根據磁場分布情況，對接地網狀態進行檢測。相關專家還利用地面磁感應強度分布，來合理的掌握接地網的結構，并通過對磁感應強度的分布特點，來發現接地網所具有的問題，主要是利用矩量法，來對土壤結構、接地網接地性能進行充分的分析。在美國，相關的專家使用注入電流法，把500Hz/10A方波脈沖灌入接地網里，然后采用接地網地面電磁場分布的方式來掌握接地網的具體情況。另外，相關專家還指出，可以采用高頻電磁場瞬態分析的方式來對接地網故障進行診斷，并和試驗分析進行融合，然后再采用寬頻信號獲取準確地分辨率，這樣一來就能夠掌握合理的故障診斷定位誤差。

1.2 電網絡分析法

接地網如果處于地下，那么就會讓各個導致進行鏈接，從而形成電路網絡，這樣就不用考慮土壤因素。接地網屬于純電阻網絡。在創建完地網以后，就能夠掌握每個導體的長度以及截面積，如果接地網采用很多年，并且發生了導體腐蝕的情況，那么支路電阻就會超過原始值，此時就要找到解端口電阻與支路電路電阻這兩者變化值之間所具有的關聯性，并采用合適的數學計算方式，來計算出節點電阻變化值，然后從中計算出接地網支路電阻變化值，這樣一來就能夠掌握故障的具體情況。

相關專家已經將接地網腐蝕診斷與靈敏度分析這兩種方式進行了融合。同時還要對接地網支路電阻的具體情況進行準確的運算，然后掌握其對各種狀況下的電阻值所構成的干擾，從而制定出適合從工程變電站接地網故障診斷里獲取測量節點的具體方式。若想精準的檢查全新地網導體所具有的缺陷，那么就要建設地網導體缺失診斷0-1背包模型，并還要根部二進制遺傳算法來對MATLAB地網缺陷診斷進行編程，這樣一來就能夠形成電阻發適應函數。此外，還要創建接地網導體缺失診斷的數學模型，然后再從中分析地網腐蝕支路能否對斷裂導體診斷造成干擾。

1.3 電化學分析法

氣、液、固這三者之間的關系構成了土壤介質，每個地方的氣候特點，導致接地網在土壤里的腐蝕程度顯得極為復雜。接地網在土壤腐蝕期間，土壤中一定會出現化學作用，而且也必須接受雜散電流的腐蝕。通常情況下，最好運用電化學特征參數來表現出接地網材料的腐蝕程度。

目前，一些相關專家研究出了戒牒昂腐蝕原位電化學檢測系統，其主要是利用電化學傳感器，讓接地網能夠掌握電流的限流；運用小波濾波軟件，能夠掌握接地線金屬的極化電阻參數。

2 接地網狀態成像檢測方法

采用電網絡分析法，當接地網發生局部腐蝕情況的時候，地表電位差基本不會有什么變動，這樣一來就無法根據外部接地電阻的具體情況來掌握電位分布的參數。電磁場分析法極有可能遭到外界因素的影響，這樣就會降低測量的精準度，更為嚴重的是，還無法正確的掌握腐蝕程度。上面所介紹的方法都是小規模接地網，如果接地網接頭非常復雜的話，那么就很難獲取電阻率圖像，從而無法對故障進行準確的評估。

而想要讓地網腐蝕、斷點等狀況得到改善，那么就要在變電站有效運行期間，迅速的找到接地網故障的高分辨率參數，之后根據接地網成本來預防接地網發生腐蝕、斷裂等情況，并做好評估工作，這樣一來接地網狀態檢測水平就能夠更加的完善。

2.1 電阻抗成像方法

此方法主要是采用電阻分布的方式。若想讓接地網腐蝕診斷里的數據測量形成自動化，那么就要在采用電阻抗成像方法的前提下，創建出完善的地網診斷測量系統。現在所采用的診斷軟件能夠準確的掌握接地網腐蝕的具體位置，這對于解決故障問題會帶來非常大的幫助。

導體阻抗測量一般情況下是往導體里添加激勵源，然后通過計算來獲得導體的電流值，緊接著使用歐姆定律來獲取導體阻抗的具體情況，而經常使用的阻抗測量是二電極以及四電極。

通常情況下，循環測量方式是電阻抗成像中數據采集的主要測量方法，也就是采用更改電流的灌入方法來對電壓數據進行收集。此外，相鄰、交叉、相對以及自適這幾種注入方法是電流注入的主要方法。

2.2 雷達檢測成像方法

采用微波無損檢測技術，來對混凝土里的單個鋼筋進行檢測，能夠獲得非常好的效果，不過此方式要是探測準確度不夠的話，那么就會造成探測信號被屏蔽的情況。

在接地網腐蝕診斷技術中，微波無損探測屬于全新的技術，也是將來主要的技術發展方向。使用高頻電磁波激勵，能夠很好的掌握地網導體，以及接地網導體所具有的地質差別。另外，獲取金屬導體能夠形成的電磁波折反射回波，這樣一來就能夠有效地掌握地網導體的結構。

在進行微波無損檢測期間，雷達屬于非常重要的技術，采用高穿透性的雷達，可以在不停電的狀況下，做好接地網物理檢測工作。利用超寬帶發射信號，能夠進入到接地導體，之后再采用回波信號中所具備的多維度測量信息，來掌握接地導體的物理情況，采用天線技術來掌握高輸出分辨率，這樣一來就能夠具有非常逼真的視覺圖像，從而帶來良好的數據支持。

2.3 瞬變電磁閥接地網斷點診斷

瞬變電磁法主要是采用不接地回線往地里傳輸一次脈沖電磁場，并在磁場的協助下，讓地里的導體產生感應，從而形成渦旋電流，一次脈沖磁場處于間隙狀態的時候，渦旋電流所產生的磁場不能夠因為一次場的消退而馬上消退，也就是說必定要經歷一個瞬間，然后采用線圈來觀察二次磁場，并掌握二次磁場和時間之間的關聯性，這樣一來就能確立地下導體的電性分布情況。在礦產、油氣等等勘探工作中，會經常采用到瞬變電磁法。此外，環境調查、考古探測等工作也能夠運用瞬變電磁法。

2.4 高頻脈沖逆散射成像接地網診斷

電磁逆散射成像技術不但能夠形成結構成像，同時還能夠形成電性參數成像。和反射成像進行比較能夠發現，散射成像的圖像分辨率效果更好一些，非常有可能解決接地網所具有的故障。不過現在的逆散射成像并不重視導電率，只是采取介電常數的成像。但是導電率信息能夠有效的辨認出腐蝕，所以，相關工作人員要掌握能夠一同獲取結構、導電率的圖像，這樣一來就能夠符合高分辨率的需要。

3 結束語

通過以上內容我們能夠了解到，若想確保電力設備能夠有效的運行，那么就一定要啟用接地網。如果接地網被雷電電流所擊中，那么就會使得接地網導體過熱，從而出現斷裂的情況。而想若想做好這方面的工作，那么就一定要掌握電磁場分析法、等這些傳統接地網狀態檢測方法。另外，也要掌握電阻抗成像方法、雷達檢測成像方法、瞬變電磁閥接地網斷點診斷以及高頻脈沖逆散射成像接地網診斷等接地網狀態成像檢測方法。所以在今后的工作中，相關工作人員一定要刻苦努力，爭取制定出更為完善的工作方案，從而讓電力系統接地網缺陷診斷水平能夠邁向新的高度，這樣一來電力系統接地網就可以具有更好的發展趨勢。

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