大规模复杂接地系统电偶腐蚀速率简化计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大规模复杂接地系统电偶腐蚀速率简化计算方法及装置，首先对大规模复杂接地系统各接地体进行分段，并基于电化学腐蚀原理、矩量法和节点电压法构建大规模复杂接地系统的电偶腐蚀计算模型，再利用泰勒公式对电偶腐蚀计算模型进行线性化近似，并忽略接地导体上的电位降，进而将电偶腐蚀电流密度计算问题转化为恒定电压源作用下的接地系统散流电流密度计算问题，实现对接地系统电偶腐蚀速率的计算。本发明专利技术可以对任意复杂接地系统布置情况、任意接地体材料类型及种类、任意土壤结构下的电偶腐蚀速率进行定量计算。结构下的电偶腐蚀速率进行定量计算。结构下的电偶腐蚀速率进行定量计算。

【技术实现步骤摘要】
大规模复杂接地系统电偶腐蚀速率简化计算方法及装置


[0001]本专利技术属于电气工程
，具体涉及一种大规模复杂接地系统电偶腐蚀速率简化计算方法及装置。

技术介绍

[0002]大规模复杂接地系统是指由大量金属导体构成的接地系统，系统的最大对角线往往远大于(例如1万倍及以上)导体直径，如发/变电站的接地网、城市管廊的接地系统等。接地系统作为泄放雷电流和故障电流的通道，是保证设备和人员安全的重要设施。出于经济效益的考虑，我国已建电站的接地网大都采用镀锌钢，但由于铜导体具有优良的耐腐蚀性和导电性，其在电站地网建设中的使用比例正不断增加。出于降阻等考虑，常将发变电站的接地网与附近的自然接地体相连，若两者采用的金属材料不同，将发生电偶腐蚀，对电站和周边设施的安全稳定运行造成严重威胁，然而目前还没有能计算大规模复杂接地系统电偶腐蚀速率的方法。此外，接地设施的阴极保护在本质上也属于一个电偶腐蚀问题，为设计出有效合理的阴极保护方案，迫切需要提出一个能计算大规模复杂接地系统电偶腐蚀速率的方法。
[0003]接地系统通常由大量细长接地导体构成，导体半径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大规模复杂接地系统电偶腐蚀速率简化计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于矩量法和电化学腐蚀原理，将大规模复杂接地系统中各接地体划分为导体段，并构建各接地导体段电位与散流电流间的数学关系，同时利用节点电压法构建各导体段节点电位与节点散流电流间的数学关系，进而根据各导体段电位与导体段节点电位、以及各导体段散流电流与导体段节点散流电流间的数学关系式，获得大规模复杂接地系统的电偶腐蚀计算模型；S2、对大规模复杂接地系统的电偶腐蚀计算模型进行线性化近似，进而获得计算各接地导体段散流电流的线性方程组，将所述方程组作为计算各接地导体段的总腐蚀电流的线性方程组，并忽略接地导体上的电位降，将待求的电偶腐蚀电流密度计算问题转化为恒定电压源作用下的接地系统散流电流密度计算问题，实现对各接地导体段总腐蚀电流的计算；S3、利用各接地导体段的总腐蚀电流计算相应的腐蚀电流密度，同时基于法拉第定律计算各接地导体段的腐蚀速率，得到整个接地系统的电偶腐蚀速率分布，并根据腐蚀电流密度计算结果检验线性化近似的有效性：当满足近似条件时，腐蚀速率计算结果即为接地系统的实际腐蚀速率，否则，计算结果仅为实际腐蚀速率的上、下限。2.根据权利要求1所述的一种大规模复杂接地系统电偶腐蚀速率简化计算方法，其特征在于，所述S1中，电偶腐蚀计算模型为：电偶腐蚀计算模型为：上式中，η为由各接地导体段过电位η
j
组成的向量；E
corr
为由各接地导体段腐蚀电位E
jcorr
组成的向量；M1为直接埋于土壤中的导体段数量；M2为带防腐层或置于空气中的导体段数量；B、C、R
Z
是为了便于书写而引入的4分块矩阵，其表达式如下：上式中，P为单位矩阵；L为元素全为零的矩阵；[R
mj
]表示由互电阻构成的矩阵，且第m行第j列的元素为R
mj
；P、L和[R
mj
]的两个下标分别表示行数和列数，例如为M1行，M2列的元素全为零的矩阵。3.根据权利要求1所述的一种大规模复杂接地系统电偶腐蚀速率简化计算方法，其特征在于，所述S2中，利用泰勒公式将大规模复杂接地系统的电偶腐蚀计算模型进行线性化近似。4.根据权利要求1所述的一种大规模复杂接地系统电偶腐蚀速率简化计算方法，其特征在于，所述S2中，计算各接地导体段的总腐蚀电流的线性方程组：其中，R'
z
为中间变量；为行数为M1+M2，列数为1，元素全为1的矩阵；为行数为1,列数为M1+M...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁海亮，李元杰，李志忠，李伟，卞超，谭波，文习山，
申请(专利权)人：国网陕西省电力有限公司电力科学研究院国网江苏省电力有限公司超高压分公司中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：