摘要
摘 要：论文分析了国内外接地网腐蚀状态检测方面的发展动态，研发了一种非接触式接地网腐蚀状态检测系统的研制，该检测系统包括基于电化学测量理论研制的接地网腐蚀状态三电极传感器和以微控制器STC89C54RD+为核心的接地网腐蚀状态检测仪。三电极传感器埋设于接地网附近区域，用来模拟该站点附近接地网的腐蚀状况。接地网腐蚀状态检测仪主要是完成传感器激励施加和参数采集功能。该检测仪有电源控制模块，传感器激励模块，响应数据采集模块，土壤电阻测量模块等。将采集到的数据经过GPRS网络发送到接地网腐蚀状态多站虚拟平台，对数据进行实时采集并存储，经过分析计算后显示结果。 关键词: 接地网；电化学；传感器；腐蚀状态检测 0引言 接地网一旦受到损坏，其在整个变电站电力系统正常运行时承担的功能将会受到影响。当事故发生时，接地网不能很好发挥其功能，造成的事故危害不可估量；变电站电力系统一旦发生危害，后果是极其严重，不仅设备会损坏，而且在变电站的工作人员的人身安全也会受到极大地挑战，给国家和人民群众的正常生产带来极大经济损失。接地网的腐蚀检测也是当前面临的一项重大的课题[1-4]。 目前，在实际检测中，变电站通常先断电，断电后才组织大量人力进行手工开挖，既费时又费力，只能用肉眼经验地估计当前的腐蚀情况，并且准确度不高。在不开挖断电情况下完成变电站接地网腐蚀状态的检测工作，成了一项亟待解决的问题。在接地网问题研究领域，国内的众多专家学者都对这一问题进行了研究，希望能在变电站运行过程中不断电，对接地网不开挖的情况下对接地网的腐蚀状态进行检测，掌握当前接地网的实际情况，及时地对接地网进行替换或者施加防护保护措施。使之能够更好地运行。本文针对上述问题，研发了一套非接触式的接地网检测系统。 1系统的总体设计 以三电极传感器为整个多站虚拟平台的数据采集单元，由于传感器和其附近的接地网有着相同的腐蚀环境，接地网腐蚀状态传感器采集该埋设点附近的接地网相关腐蚀参数，经过计算分析后，用来评估该埋设点附近区域的接地网腐蚀状况。该接地网腐蚀状态检测系统的组成主要有三大部分，分别是：接地网腐蚀状态传感器，接地网腐蚀状态检测仪和多站虚拟检测平台。 2接地网腐蚀状态三电极传感器 接地网腐蚀状态传感器是该检测系统最重要的组成部分，将其埋于接地网附近，并使之和接地网处于埋地同一深度，用于模拟站点附近接地网的腐蚀行为，传感器的腐蚀情况和周围的接地网经历相同的腐蚀过程，可以通过接地网状态传感器获得接地网站点附近的腐蚀参数。 2.1三电极传感器的材料选型 （1）研究电极 研究电极，也称工作电极[5]，是整个三点极测量体系最重要的部分，也是传感器工作的核心部件，主要是利用研究电极的腐蚀情况来模拟整个接地网某一站点附近区域的腐蚀情况。我国的接地网主要以Q235碳钢为主。所以，接地网腐蚀状态三电极传感器的研究电极材料为Q235碳钢。 （2）参比电极 作为参比电极，它的主要功能就是在整个测量体系中起到一个基准的电位参考点[6]，在三电极体系中具有良好的耐腐蚀性，考虑到方便现场测量以及在土壤环境中的稳定性，传感器辅助电极采用的是能够埋地使用的饱和硫酸铜。 （3）辅助电极 辅助电极在三电极测量体系中主要是起到一个联通电流回路，主要作用是提供辅助电极和研究之间回路的电流，防止与土壤介质内的其他电解质发生化学反应[7]，通常由耐腐蚀的惰性金属材料制成，该传感器采用不锈钢304作为三电极电化学传感器的辅助电极。 3接地网腐蚀状态检测仪 检测系统的另外一个重要部分就是接地网腐蚀状态检测仪。检测仪的核心为微控制器，通过为控制器控制微电流模块给传感器研究电极和辅助电极之间施加电压，并采集研究电极和参考电极之间的电位。 4多站虚拟检测平台 接地网腐蚀状态多站虚拟检测平台，是基于Labview软件设计开发的，集总站控制、各分站点数据采集，数据后台分析计算和最终检测结果显示为一体多站虚拟检测平台。虚拟平台能够在监控中心能够实时接收数据，绘出整个实验过程的数据曲线图，经过后台的恒电流充电曲线法的算法程序，依次对埋入各分站站点进行发送动作指令，对各个分站采集到的数据进行收集，并分析。最终对接地网的整个腐蚀状态进行评估，提供可靠的科学数据。 该腐蚀检测多站虚拟检测平台的工作流程主要包括以下几个步骤： （1）对检测系统发送检测指令。 （2）接收传感器采集到的数据。 （3）对接收到的数据进行逐一分析。 （4）接地网腐蚀状态进行评估。 5系统实地运行结果 经过对某500KV变电站接地网附近的传感器埋设，接地网腐蚀状态检测站点能够很好地将数据结果发送至某500KV变电站数据采集中心，数据发送完整可靠，接地网腐蚀状态检测传感器和接地网腐蚀状态检测仪在现场运行正常，在埋设的四个站点获取的数据中，站点1和站点3站点4得出的腐蚀速率和腐蚀深度相比较传感器2的腐蚀速率和腐蚀深度略有差别，但接地网的运行处在一个正常的范围内。传感器2附近区域应该为该接地网腐蚀倾向较高区域，在往后的常规检查中，应对传感器2附近进行重点检查。
出版日期
2022年05月09日（中国期刊网平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
