電力系統接地網缺陷診斷與發展趨勢探討

董建祥

摘 要 近年來，我國對電腦的需求不斷增加，電力系統有了很大進展。對電力系統接地網網腐蝕、斷裂等問題進行分析，并制定出接地網缺陷的評價方案，具體分成兩種診斷方式：一是非成像接地網狀態檢查方式;二是接地網狀態成像檢查方式。同時研究變電站接地網缺陷診斷未來的發展趨勢，并精準地體現出接地網故障的分辨率特性參數圖像的意義，從而為接地網缺陷診斷找到全新的方式。

關鍵詞 接地網;缺陷診斷;成像

引言

接地網是保障電力設備安全穩定運行和保護人身安全的重要設施，接地網長期埋在土壤中容易遭受腐蝕，在腐蝕性較強的土壤中，接地導體年腐蝕率可達2～8mm。隨著時間的推移，導體電阻不斷增大，當有雷電電流或沖擊電流流經接地網時，可能會導致接地網導體因發熱或者大電流電動力而斷裂[1]。

1接地網缺陷的診斷方法

1.1 電磁場分析法

電磁場分析法可以直接利用麥克斯韋方程考慮介質的邊界進行模擬，因此可以得到接地網的磁場分布或地表電位分布，然后再通過詳細的測量實際電網的磁場分布圖或電位分布圖，對比之下很輕易地就可以得到局部的磁場或電場變化，獲得接地網局部缺陷。電磁場分析法的優點是能分析多個項目，但是計算起來卻極為復雜而且測試實現起來也比較復雜，對精確度的控制也比較差。

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。若想精準地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[2]。

1.3 大電流分析法

大電流分析法就是給接地網施加大功率功頻電流，然后測量接地網以及周邊的電位分布，包括通過接觸電壓、功頻接地電阻值、最高位梯度等參數，并且檢查接地網和設備接地的連接情況。大電流分析法方法比較成熟、原理清楚，但是如果要用用大電流分析法全面的檢查接地網的缺陷問題依然存在很多問題，用大電流法時測量工作十分復雜、需要大量電流還可能要停電。另外大電流法只對多個斷點敏感，而且還沒有辦法反映腐蝕的情況。

2接地網狀態成像檢測方法

2.1 電阻抗成像方法

電阻抗成像是一種以電阻率分布為目標的圖像重建技術。為了實現接地網腐蝕診斷中數據測量的自動化，重慶大學的何為教授在電阻抗成像測量原理的基礎上，設計了一套基于接地網診斷的自動測量系統。目前其診斷軟件可以判斷接地網腐蝕的區域，還不能精確定位。導體阻抗測量通常是向導體施加激勵源，分別測出流過導體的電流值和導體兩端的電壓值，最后用歐姆定律求出導體阻抗，常用的阻抗測量方法為二電極和四電極法。電阻抗成像中數據采集常用的測量方式為循環測量方法，即每改變一次電流注入方式就采集一次電壓數據，而電流注入方式又分為相鄰注入、交叉注入、相對注入和自適應注入等[3]。

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，能夠很好地掌握地網導體，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 其他無損檢測法

隨著社會經濟的發展，越來越多的無損檢測法被應用在工程建設中，這些無損檢測的方法包括渦流檢測、探地雷達、超聲波監測等，這些監測方法不僅檢測迅速，而且廣泛應用在電網結構檢測當中。但是因為變電站土壤結構多樣化且接地網接地結構過于復雜，導致部分無損檢測方法不能直接應用于檢測。但無損檢測方法檢測迅速直接，檢測結果清楚明了，可惜不足的是可分析項目太少，在對于接地網接地體的檢測方面還存在問題，實際應用起來比較困難[4]。

3結束語

綜上所述，目前國內外針對變電站接地網缺陷診斷的方法包括傳統非成像和成像兩種，非成像的檢測方法包括電網絡分析法、電磁場分析法、電化學方法等。成像檢測方法包括電阻抗成像法、雷達檢測成像法、瞬變電磁法接地網斷點診斷法、高頻脈沖逆散射成像接地網診斷以及其他的地球物理探測方法等。每種方法各有自身的優缺點，檢測對象各不相同。對比傳統的檢測方法，圖像重建的方法可使得接地網腐蝕、斷點等故障診斷更加直觀，快速準確地獲得反映接地網故障的高分辨率特性參數圖像意義重大。

參考文獻

[1] 張來福，楊虹，劉國強，等.電力系統接地網狀態智能成像檢測方法[J].電工電能新技術，2018，37（2）：76-82.

[2] 楊虹，劉國強，張來福，等.電力系統接地網缺陷診斷方法及發展趨勢[J].電工電能新技術，2016，35（10）：35-42.

[3] 高宜凡.電力系統接地網檢測與改善技術研究[J].機電信息，2014，（36）：94-95.

[4] 張萬友，郭博聞，高作學，等.電力系統接地網的腐蝕現狀及對策[J].材料保護，2014，47（11）：56-58.