变电站电缆沟内接地导体对腐蚀诊断的影响

变电站电缆沟内接地导体对腐蚀诊断的影响

赵海军

西藏自治区水利电力规划勘测设计研究院 西藏 850000 

摘要：变电站接地网是确保电力系统稳定运行、保障运行人员和设备安全的重要设施。接地网导体常年埋于地下，随着运行年限的增长，会发生腐蚀甚至断裂，大大降低了接地网的性能，由此引发的事故很多，因此，及时发现接地网的缺陷并采取有效措施具有重要的意义。

关键词：变电站；电缆沟；腐蚀诊断；

1接地网故障诊断理论

由于实际工程中变电站接地网结构、布置方式等复杂多变，变电站接地网腐蚀诊断方法要应用于实际工程还有很多问题需要解决。随着电网的发展，电力电缆的应用越来越广泛，电缆沟接地体往往与主地网相连，从而影响接地网拓扑结构，进而影响接地网腐蚀诊断结果，由于电缆沟接地导体和地网之间的连接点不明确，以致进行接地网诊断时往往忽略电缆沟接地导体的影响。因此，本文有必要研究变电站内电缆沟接地导体对接地网腐蚀诊断的影响特征，进而优化诊断结果，提高诊断精度，实现接地网腐蚀诊断的工程实用化。忽略土壤、温度、湿度等因素的影响，可将变电站接地网视为纯电阻网络，基于接地网腐蚀前后其拓扑结构不变的特征，建立接地网腐蚀诊断方程，通过比较接地网腐蚀前后各支路电阻的变化量来判断接地网导体的腐蚀程度。

2电缆沟导体未接于主网时的腐蚀诊断

采用分块结合不动点的测量原则，将地网模型分成4个4×4网格，将测量数据输入地网腐蚀诊断软件，通过逐步逼近的方法进行诊断，得到不考虑电缆沟导体时的诊断结果，即各支路电阻值增大的倍数。尽管最终诊断得出的支路电阻增大倍数与设定值有一定误差，但相比其它支路的电阻变化情况，设定的故障支路电阻增大倍数相对明显，可见电缆沟接地导体未与主网相连时能够准确诊断出故障支路。

3电缆沟导体接于主网时的腐蚀诊断

电缆沟是变电站的基础设施，电缆沟内部通常会有与主网接地导体材质及尺寸都相同的接地导体，这些接地导体和电缆支架焊连在一起，每隔一定距离与主接地网相连。对诊断结果产生影响的有2个因子：一个是测量的端口电阻值；另一个是地网的拓扑结构。分析变电站内电缆沟导体对腐蚀诊断结果的影响时，由于现场站内电缆沟导体接于主网的具体位置不明确，使之不能直接作为地网拓扑结构的一部分进行仿真计算。因此，在仿真分析中，选择地网拓扑结构这个影响因子不变，分析电缆沟导体存在时对诊断结果的影响，并且诊断所选测量节点对与不考虑电缆沟导体时保持一致。

3.1单根电缆沟导体接于主网时的影响

由于电缆沟导体通常与主网导体材质以及尺寸相同，假设有一根电缆沟接地体与主接地网两点相连，电缆沟接地体长度为10m，单位长度电阻值取为0.68mΩ。

1）电缆沟导体无腐蚀

电缆沟导体连接于主网不同位置时，距离电缆沟导体较远的故障支路的诊断结果与无电缆沟导体时所得诊断结果基本一致；电缆沟导体附近故障支路的诊断结果与无电缆沟导体时的诊断结果相比偏小，由此可见电缆沟接地体接于主网时，降低了其附近腐蚀支路诊断结果的准确性，但对距离其较远的腐蚀支路影响较小。当电缆沟导体与主地网连接点位于腐蚀支路两端时，腐蚀支路诊断值与无电缆沟导体时的诊断结果相差甚大，如电缆沟接地体接于主网的56-65节点对(腐蚀支路112两端)时，支路112的诊断结果由不考虑电缆沟导体时的7.63倍下降到0.52倍，考虑到变电站现场的干扰影响，可认为该支路没有发生腐蚀，从而出现误诊断。因此，在腐蚀诊断时若电缆沟导体附近出现增大倍数较小的腐蚀支路时，应该考虑此支路是否存在严重腐蚀，因为电缆沟内导体的存在降低了其附近腐蚀支路诊断的准确度而使腐蚀诊断所得电阻值增大倍数降低，在诊断测试中可能会遗漏这种真实的故障支路。

2）电缆沟导体有腐蚀

当电缆沟导体存在腐蚀时可以诊断出真实故障，虽然该4条支路电阻增大倍数诊断值与设定值有一定误差，但相比其他正常支路，能清楚地确定故障支路；距离电缆沟导体较远的故障支路诊断所得电阻值增大倍数与不考虑电缆沟影响时相比几乎没有差别，电缆沟导体附近腐蚀支路诊断所得电阻增大值与不考虑电缆沟时相比减小较为明显；当电缆沟导体腐蚀时，位于电缆沟导体附近的腐蚀支路诊断所得电阻值增大倍数随着电缆沟导体腐蚀程度的增加而增大，但不大于不考虑电缆沟导体时的诊断值；当电缆沟导体腐蚀部分并接于地网腐蚀支路两端时，所得腐蚀支路电阻增大值与不考虑电缆沟导体时差距最大。

3.2多根电缆沟导体接于主网时的影响

单根电缆沟导体并入主接地网时，不论电缆沟导体腐蚀与否、腐蚀程度的大小，对附近腐蚀支路影响明显，为了进一分析电缆沟导体对腐蚀诊断结果的影响，建立仿真模型，分析多根电缆沟接地导体接于主网时对腐蚀诊断的影响。无论电缆沟导体数量多少以及何种布置方式组合，当地网腐蚀支路附近无电缆沟导体时，故障支路诊断值与不考虑电缆沟影响时诊断值几乎没有差别；当故障支路附近存在电缆沟导体时，故障支路诊断值与不考虑电缆沟导体时的诊断结果相比有所减小，即降低了故障诊断的准确度。因此，如果电缆沟导体与主地网连接，在进行接地网导体腐蚀诊断时，应当注意电缆沟导体附近电阻值增大倍数较小的支路，以免忽略了真实腐蚀支路。

3.3电缆沟导体大跨距对腐蚀诊断结果的影响

当电缆沟导体大跨距与主地网连接，腐蚀支路位于电缆沟导体附近时，腐蚀支路诊断的准确度与不考虑电缆沟导体相比有所降低。多根电缆沟导体大跨距接于主地网时，并入的电缆沟导体降低其一定范围内的故障支路的诊断准确度，对距离其较远的故障支路诊断结果影响不大。

3.4电缆沟导体位置对腐蚀诊断结果的影响

当电缆沟导体与腐蚀支路之间的距离不小于主网单根支路的4倍时，电缆沟导体对腐蚀支路的诊断结果基本没有影响。当电缆沟导体与腐蚀支路之间的距离为地网单根支路长度的3倍时，诊断所得腐蚀支路电阻增大倍数减小较为明显，但仍够能100%诊断出腐蚀支路；当两者之间的距离为地网单根支路长度时，所得诊断结果将会使我们误认为腐蚀支路不存在腐蚀，导致腐蚀诊断结果误判。当电缆沟导体与腐蚀支路距离大于主网单根支路长度3倍时，电缆沟导体对腐蚀支路诊断值没有影响；当电缆沟导体与腐蚀支路的距离不大于地网单根支路长度3倍时，电缆沟导体与腐蚀支路距离越近，腐蚀支路的诊断准确度越低。因此，在进行变电站地网腐蚀诊断时，对电缆沟附近电阻值增大倍数较小的支路进行开挖，在一定程度上可以弥补不考虑电缆沟内导体带来的误差。

结论

对于地网腐蚀支路来说，当其附近电缆沟导体存在腐蚀时，导体腐蚀程度越严重，该腐蚀支路诊断所得值与真实情况越接近，即对腐蚀支路诊断准确度的影响越小。电缆沟导体与腐蚀支路之间距离不大于主网单根导体长度3倍时，电缆沟导体数量越多、与腐蚀支路距离越近，该腐蚀支路诊断准确度越低；当电缆沟内导体与腐蚀支路之间距离大于主网单根导体长度的3倍时，其对主网腐蚀支路诊断基本上没有影响。

电缆沟导体降低其附近腐蚀支路诊断的准确度，增加电缆沟导体附近增大倍数不明显的支路作为开挖对象，可以提高诊断的准确率，一定程度上弥补采用不考虑电缆沟导体的地网拓扑图带来的诊断误差。

参考文献References

[1]谭波，杨建军，文习山，等.高土壤电阻率地区大型水电站接地系统设计[J].高电压技术，2011，37(10)：2485-2490.

[2]刘健，倪云峰，王树奇，等.接地网的分块模型及分块故障诊断[J].高电压技术，2011，37(5)：1194-1202.