廣東地區變電站接地網土壤腐蝕性評估方法

專利名稱：：廣東地區變電站接地網土壤腐蝕性評估方法
技術領域：
：本發明涉及一種土壤腐蝕性評估方法，尤其涉及一種廣東地區變電站接地網土壤腐蝕性評估方法。
背景技術：
：變電站接地網是由扁鋼、圓鋼、角鋼等通過焊接等方法組成的網狀接地裝置，具有將電力系統與大地相連、提供故障電流及雷電流的泄放通道、穩定電位、提供零電位參考點等功能，是電力系統設備安全及人身安全的重要保障。金屬土壤腐蝕主要屬于電化學腐蝕，腐蝕原電池是其最基本的形式。接地網長期處于地下惡劣的運行環境中，土壤的腐蝕不可避免。我國受資源、技術經濟問題的限制，主要采用鋼材作為接地網材料，鋼材使用數量巨大。各地變電站接地網腐蝕調査表明，接地網的腐蝕問題相當突出，且地區和環境差異極大。接地網的截面應滿足泄放電力系統故障電流的要求，包括熱穩定的要求和動穩定的要求。腐蝕可能造成接地網鋼材截面的減小、接頭的銹蝕銹斷等，容易引起接地網電氣連接不良，最嚴重到造成變電站電氣設備的"失地"。隨著電力系統的發展，接地短路電流不斷增大，對接地網的安全可靠性提出了很高的要求，一旦發生因土壤腐蝕引起的接地網事故，相應的后果十分嚴重，類似的事故在各地屢見不鮮。我國電力系統變電站設計時，較多關注的是接地電阻是否合格，接觸電勢和跨步電勢是否滿足要求等，運行維護規程一般要求5-10年對接地網開挖檢查鋼材接地體其腐蝕狀況，主要根據鋼材剩余重量和截面推算平均腐蝕率，定期開挖測量接地網鋼材平均腐蝕率的評價方法可以用于運行變電站接地網材料腐蝕的評價，對于新建變電站因普遍缺乏埋地金屬腐蝕數據而無法指導腐蝕防護設計。我國電力行業標準DL/T621-1997《交流電氣裝置的接地》要求接地裝置的防腐蝕設計宜按當地的腐蝕數據進行設計，但沒有提出具體的評價方法和腐蝕數據取值方法。我國電力行業標準DL/T5394-2007《電力工程地下金屬構筑物防腐技術導則》參考石油天然氣行業標準，提出采用檢測金屬材料在土壤中的腐蝕電流密度和平均腐蝕速率判定腐蝕等級的方法，對于一般地區的土壤腐蝕性主要采用土壤電阻率作為評價標準，輔以氧化還原電位和pH值。金屬材料在土壤中的腐蝕電流密度測量需要很長時間才能得到相對穩定的數據，目前也缺乏可靠的測量儀器。平均腐蝕速度通過現場埋片法測量周期太長不適合普遍應用。對于一般地區的土壤腐蝕性采用土壤電阻率進行判定應主要針對原始土壤，而變電站接地網基本是回填土，目前有很多例子表明土壤電阻率與土壤腐蝕性沒有直接的對應關系。申請人在廣東地區對21個變電站接地網和土壤的大量樣本數據分析表明，土壤電阻率、含水量、pH、容重、總孔隙度、含氣率、電位梯度(雜散電流)、氧化還原電位、腐蝕電位、含鹽量、電導率以及各種離子成分這些土壤腐蝕因素既能影響土壤金屬腐蝕，它們之間也存在交互作用。在不考慮其他腐蝕性因素的情況下，各腐蝕性因素與地網腐蝕性之間不存在簡單的函數關系，沒有一個土壤因素可單獨決定土壤的腐蝕性，僅僅一項指標無法對土壤腐蝕性進行預測。如果想僅僅通過一項指標對土壤腐蝕性進行判斷，經常會出現誤判現象，必須考慮多種因素的交互作用。國外有研究者也提出過基于單因素或者多因素的一些的土壤腐蝕性分級標準，得到的分級標準并不統一，最著名的是根據與腐蝕有關的12項土壤性質與狀況建立的德國Baeckman綜合評分體系。申請人根據在廣東地區對24個變電站接地網和土壤數據對德國Baeckman綜合評分指標正確率進行檢驗表明，采用德國Baeckman綜合評分法評價廣東地區接地網土壤腐蝕性結果很不理想，該方法不適合廣東地區土壤腐蝕性評估，同時該標準考慮因素過多，在實際應用中很難收集齊全，有的因素的測量也不便。申請人的研究表明采用土壤腐蝕與單一土壤參數的不存在明顯的函數關系或者分類范圍，接地網的腐蝕是土壤多因素共同作用的結果，根據各地區土壤特點建立因地制宜的土壤腐蝕性評估方法是十分必要的，目前還沒有適合廣東地區變電站接地網土壤腐蝕性的評估方法。
發明內容本發明的目的就在于克服目前各種土壤腐蝕評估技術存在的缺點,根據廣東地區電力系統發展十分迅速而變電站腐蝕問題缺乏合適的評價方法的不足，提出一種簡單、準確、方便現場實施的廣東地區變電站接地網土壤腐蝕性評估方法。具體地說，本發明包括下列步驟①取接地網所在埋深位置的土壤按照常規方法進行八種土壤參數測量；②根據上述八種土壤參數測量結果，利用廣東地區變電站接地網土壤腐蝕性八指標綜合評分方法確定八指標綜合評分；③根據八指標綜合評分結果確定土壤腐蝕性等級；所述的八種土壤參數是土壤質地；土壤pH值；土壤電阻率；土壤含鹽量；土壤含水量；腐蝕電位；土壤cr+2sof含量。本發明對廣東地區21個變電站80個樣本土壤腐蝕性評價結果與接地網實際腐蝕結果的對比表明，預測總體正確率為89.3%，滿足實際應用要求。本發明具有下列優點和積極效果①可以在不停電和不截取接地網鋼材的情況下通過土壤參數的測量實現對運行變電站接地網鋼材腐蝕環境的評價，確定接地網鋼材的腐蝕等級，以校核接地網鋼材截面；②可以在新變電站選址時通過土壤參數的測量對新變電站接地網鋼材腐蝕環境進行預測，預測接地網鋼材的腐蝕等級，以正確設計選用合適的鋼材截面及因地制宜地采用合適的防腐蝕措施；③具有操作簡單、預測準確率高、方便現場實施的優點；④本發明不僅可以用于廣東地區運行變電站接地網鋼材土壤腐蝕環境的評價和可以用于廣東地區新建變電站接地網鋼材土壤腐蝕環境的預測，也可以在廣東地區其他行業埋地鋼材的腐蝕防護評價應用。圖1是本發明廣東地區變電站接地網土壤腐蝕性評估方法流程框圖2是本發明廣東地區變電站接地網土壤腐蝕性評估方法詳細流程框圖。其中l一八種土壤參數測量，U—土壤質地，1.2—土壤pH值，1.3—土壤電阻率，1.4~土壤含鹽量，1.5—土壤含水量，1.6~腐蝕電位，1.7—土壤cr+2so,含量；2—八指標綜合評分；3—土壤腐蝕性等級。具體實施例方式一、下面結合圖l、圖2對八種土壤參數測量1進行詳細說明1、土壤質地U土壤質地1.1分類包括砂土，砂粉土，粉土或粉壤土，粘壤土和粘土共五類，八指標綜合評分2方法中該指標評分稱為Z1，分數分別為-6，-4，0，4和6。2、土壤pH值1.2土壤pH值1.2數值范圍包括>8.5，〉7.0且^8.5，〉5.5且^7.0，〉4.5且55.5和￡4.5共五類，八指標綜合評分2方法中該指標評分稱為Z2,分數分別為-4，-2，0，2和4。3、土壤電阻率1.3土壤電阻率1.3數值范圍包括〉50am，〉20且^50am和^20Q.m共三類，八指標綜合評分(2)方法中該指標評分稱為Z3，分數分別為-2，0和2。74、土壤含鹽量1.4土壤含鹽量1.4數值范圍包括<0.01%，20.01%且<0.05%,20.05且<0.1%，20.1%且<0.75%和^).75%共五類，八指標綜合評分2方法中該指標評分稱為Z4，分數分別為-5，-3，0，3和5。5、土壤含水量1.5土壤含水量1.5數值范圍包括<3%，^3%且<7%或^40%，^7%且<10%或230%且<40%，210°/。且<12%或^25°/。且<30%和^12%且<25%共五類，八指標綜合評分2方法中該指標評分稱為Z5，分數分別為-5,-3，0，3和5。6、腐蝕電位1.6腐蝕電位1.6數值范圍包括〉-0.15V,^0.15V且〉-0.3V,5-0.3V且〉-0.45V，S-0.45V且〉-0.55V和^0.55V共五類，八指標綜合評分2方法中該指標評分稱為Z6，分數分別為-2，隱l,0，l和2。7、土壤Cr+2S(V-含量1.7土壤(^+28042-含量1.7數值范圍包括〈3mmol/kg，23mmol/kg且<10mmol/kg，^10mmol/kg且〈30mmol/kg，230腿ol/kg且〈廳mmol/kg禾口d00mmol/kg等五類，八指標綜合評分(2)方法中該指標評分稱為Z7，分數分別為-2,-1，0，l和2。廣東地區變電站接地網土壤腐蝕性八指標綜合評分方法見表1。表1廣東地區變電站接地網土壤腐蝕性八指標綜合評分方法<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>二、具體評估方法1、八指標綜合評分2按照表1所示的廣東地區變電站接地網土壤腐蝕性八指標綜合評分方法，確定八指標綜合評分2，評分結果由Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6和Z7相加而成，分為五個范圍，分別為三IO,27且<10，20且<6,>8且<-1和<-8，見表2;2、土壤腐蝕性等級3土壤腐蝕性等級3分為五級，分別為I，II，III，IV和V級，對應常規規定的鋼材腐蝕速度分別為〈lg/dm2'a,2lg/dm2'a且〈3g/dn^a，23g/dm2'a且<5g/dm2'a，25g/dm2'a且〈7g/dm2'a和^7g/dm2'a，八指標綜合評分2結果^10，且<10，20且<6，2-8且<-1和<-8分別對應土壤腐蝕性等級3的I，II，III，IV和V級，見表2。表2廣東地區變電站接地網土壤腐蝕性八指標評價方法腐蝕等級評價表Zl+Z2+…+Z7腐蝕等級<-8I2-8且<-1II20且<6III27且<10IV210V運用本發明評估確定運行變電站接地網土壤腐蝕性等級后，可根據變電站已經運行的年限和鋼材腐蝕速度確定運行變電站接地網剩余截面，進而進一步校核是否滿足動穩定和熱穩定截面要求。運用本發明評估確定新變電站接地網土壤腐蝕性等級后，可根據變電站設計年限和鋼材腐蝕速度確定新變電站接地網截面，進而進一步校核是否滿足動穩定和熱穩定截面要求。權利要求1、廣東地區變電站接地網土壤腐蝕性評估方法，其特征在于包括下列步驟①取接地網所在埋深位置的土壤按照常規方法進行八種土壤參數測量(1)；②根據上述八種土壤參數測量結果，利用廣東地區變電站接地網土壤腐蝕性八指標綜合評分方法確定八指標綜合評分(2)；③根據八指標綜合評分結果確定土壤腐蝕性等級(3)；所述的八種土壤參數是土壤質地(1.1)；土壤pH值(1.2)；土壤電阻率(1.3)；土壤含鹽量(1.4)；土壤含水量(1.5)；腐蝕電位(1.6)；土壤Cl-+2SO42-含量(1.7)。2、如權利要求1所述的評估方法，其特征在于所述的土壤質地(1.1)包括砂土，砂粉土，粉土或粉壤土，粘壤土和粘土共五類，八指標綜合評分(2)方法中該指標評分稱為Zl,分數分別為-6，-4，0，4和6。3、如權利要求1所述的評估方法，其特征在于所述的土壤pH值(1.2)數值范圍包括>8.5,〉7.0且58.5，>5.5且^7.0，〉4.5且^5.5和^4.5共五類，八指標綜合評分(2)方法中該指標評分稱為Z2，分數分別為-4,-2，0,2和4。4、如權利要求1所述的評估方法，其特征在于所述的土壤電阻率(1.3)數值范圍包括〉50am，〉20且550Q.m和^20Q.m共三類，八指標綜合評分(2)方法中該指標評分稱為Z3，分數分別為-2，0和2。5、如權利要求1所述的評估方法，其特征在于所述的土壤含鹽量(1.4)數值范圍包括<0.01%，20.01%且<0.05%，20.05且<0.1%,20.1%且<0.75%和20.75%共五類，八指標綜合評分(2)方法中該指標評分稱為Z4，分數分別為-5，-3，0，3和5。6、如權利要求1所述的評估方法，其特征在于所述的土壤含水量(1.5)數值范圍包括<3%，^3%且<7%或240%，27%且<10%或^30%且<40%，210%且<12%或^25%且<30%和212%且<25%共五類，八指標綜合評分(2)方法中該指標評分稱為Z5，分數分別為-5,-3，0，3和5。7、如權利要求1所述的評估方法，其特征在于所述的腐蝕電位(1.6)數值范圍包括〉-0.15V，^-0.15V且〉-0.3V，5-0.3V且〉-0.45V，仝0.45V且》0.55V和5-0.55V共五類，八指標綜合評分(2)方法中該指標評分稱為Z6，分數分別為-2，-1，0,l和2。8、如權利要求1所述的評估方法，其特征在于所述的土壤Cr+2S(V-含量(1.7)數值范圍包括〈3mmol/kg，23mmol/kg且<10mmol/kg，^10mmol/kg且〈30mmol/kg，230mmol/kg且<100mmol/kg和d00mmol/kg等五類，八指標綜合評分(2)方法中該指標評分稱為Z7,分數分別為隱2，隱l，0，l和2。9、如權利要求1所述的評估方法，其特征在于所述的八指標綜合評分(2)結果由Z1，Z2，Z3，Z4，Z5,Z6和Z7相加而成，分為五個范圍，分別為210，27且<10,20且<6，>8且<-1和<-8。10、如權利要求1所述的評估方法，其特征在于所述的土壤腐蝕性等級(3)分為五級，分別為I，II，III，IV和V級，對應常規規定的鋼材腐蝕速度分別為〈lg/dm^a,^lg/dn^a且〈3g/drr^a，^3g/dm2'a且〈5g/dm2'a，25g/dm2'a且〈7g/dm2'a和^7g/dm2'a，八指標綜合評分(2)的綜合評分數值^10,27且<10，20且<6,2-8且<-1和<-8分別對應土壤腐蝕性等級(3)的I，II，III，IV和V級。全文摘要本發明公開了一種廣東地區變電站接地網土壤腐蝕性評估方法，涉及一種土壤腐蝕性評估方法。本發明包括下列步驟①取接地網所在埋深位置的土壤按照常規方法進行八種土壤參數測量(1)；②利用八指標綜合評分方法確定綜合評分(2)；③根據八指標綜合評分結果確定土壤腐蝕性等級(3)；所述的八種土壤參數包括土壤質地(1.1)、土壤pH值(1.2)、土壤電阻率(1.3)、土壤含鹽量(1.4)、土壤含水量(1.5)、腐蝕電位(1.6)和土壤Cl^-+2SO₄^2-含量(1.7)。本發明不僅可以用于廣東地區運行變電站接地網鋼材土壤腐蝕環境的評價和新建變電站接地網鋼材土壤腐蝕環境的預測，也可以在廣東地區其他行業埋地鋼材的腐蝕防護評價進行應用。文檔編號G01N33/24GK101504404SQ200910060919公開日2009年8月12日申請日期2009年3月3日優先權日2009年3月3日發明者向念文,蜜周,王建國,朋豆,陸培鈞,濤黃,黃松波申請人:廣東電網公司佛山供電局