雜散電流對(duì)變電站接地裝置腐蝕的影響及其仿真研究.pdf

1、隨著我國(guó)用電量的迅速增加，電力系統(tǒng)裝機(jī)容量不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)容量也進(jìn)一步增大，這對(duì)變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高要求。接地裝置，作為變電站內(nèi)用于電氣設(shè)備泄流電流的重要組成部分，常年埋于地下，除受到土壤中化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕外，還要承受土壤中雜散電流的腐蝕。做好接地裝置的防腐蝕工作，不僅能保證接地裝置的使用壽命，也能確保變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。迄今為止，對(duì)變電站接地裝置腐蝕的研究已取得一定的成果，但對(duì)站內(nèi)雜散電流研究的報(bào)道還比較少，且雜散電流腐蝕

2、的危害巨大，可直接導(dǎo)致變電站內(nèi)電氣設(shè)備跳閘，造成整個(gè)電網(wǎng)停電等事故。因此，變電站接地裝置的雜散電流腐蝕研究成為重要且迫切的研究課題。
　　本文主要從三個(gè)方面來分析研究變電站接地裝置的雜散電流。一是以金屬Q(mào)235作為研究對(duì)象，通過室內(nèi)模擬變電站接地網(wǎng)交流雜散電流腐蝕，采用腐蝕失重法、電化學(xué)極化曲線法等方法探討了交流電流密度、通電腐蝕時(shí)間、土壤酸堿性以及交流電頻率等因素對(duì)交流雜散電流腐蝕的規(guī)律；二是采用ANSYS有限元的電磁仿真功能對(duì)

3、變電站接地網(wǎng)周圍空間電位的分布進(jìn)行仿真分析，研究了方位角、土壤電阻率、泄流電流以及金屬管線間距離等因素對(duì)變電站周圍空間電位分布的影響，通過電位分布云圖和電位分布曲線來對(duì)比分析電位分布情況；三是采用數(shù)值計(jì)算的方法，通過MATLAB軟件對(duì)變電站接地裝置地面電位的分布進(jìn)行仿真計(jì)算研究，運(yùn)用格林函數(shù)計(jì)算原理推導(dǎo)了變電站接地裝置地面電位分布的數(shù)學(xué)模型，通過電位分布矩陣、電位分布三維圖等來分析不同規(guī)格均勻網(wǎng)格下地面電位的分布情況。
　　變電站

4、接地網(wǎng)交流雜散電流腐蝕研究表明：變電站接地網(wǎng)周圍產(chǎn)生的交流雜散電流可加劇接地金屬的腐蝕，隨著交流電流密度的增大，腐蝕電位增大，腐蝕增強(qiáng)；隨著通電時(shí)間的增加，接地金屬的雜散電流腐蝕先增強(qiáng)，后減弱；在酸性土壤環(huán)境中，接地金屬易遭受交流雜散電流腐蝕，且酸性越強(qiáng)，腐蝕越強(qiáng)；在堿性環(huán)境中，交流雜散電流腐蝕被抑制；微弱交流電頻率的改變對(duì)接地金屬的交流雜散電流腐蝕影響很小。
　　ANSYS有限元仿真變電站接地網(wǎng)周圍空間電位分布研究表明：ANSY

5、S軟件能夠比較準(zhǔn)確地模擬和分析變電站接地網(wǎng)周圍空間電位的分布情況；在與接地網(wǎng)金屬管線平行處的電位幾乎處處相等，隨著方位角逐漸增加，金屬管線中心處與其兩端的電勢(shì)差不斷增大，當(dāng)兩金屬管線呈垂直狀態(tài)時(shí)，電勢(shì)差達(dá)到最大；接地網(wǎng)金屬中泄流電流越大，接地網(wǎng)周圍空間電位值越大；土壤電阻率對(duì)接地網(wǎng)周圍空間的電位分布影響較大，土壤電阻率越高，接地網(wǎng)周圍空間電位越高，且電位值由管線中心處向兩端遞減；接地網(wǎng)金屬管線間距離越大，電位越低。
　　對(duì)變電站接

6、地網(wǎng)地面電位的數(shù)值計(jì)算研究表明：對(duì)于5×5的均勻網(wǎng)格接地網(wǎng)，其電位分布情況為：電位呈現(xiàn)在網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)處電位較高，在網(wǎng)格中心處電位較低的形狀，網(wǎng)格范圍外電位降低，中心網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)處電位值最高，四個(gè)邊角附近的網(wǎng)格中心處電位最低，最高電位與最低電位的電勢(shì)差達(dá)到13.53V；對(duì)于10×10的均勻網(wǎng)格接地網(wǎng)，其電位分布情況基本與5×5均勻網(wǎng)格接地網(wǎng)電位分布一致，中心網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)處電位最高，邊角網(wǎng)格中心處電位最低，兩者差值達(dá)51.59V；土壤電阻率越大，變電站