接地网腐蚀状态检测的传感器结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于接地网腐蚀检测技术领域，具体涉及一种接地网腐蚀状态检测的传感器结构。
【背景技术】
[0002]接地网对于电力系统的可靠运行和变电站工作人员的人身安全起着重要作用。接地网在变电站安全运行中，不仅为变电站内各种电气设备提供一个公共的电位参考地，在接地网遭受雷击或电力系统发生短路故障时，能迅速排泄故障电流。在我国，因接地网腐蚀或发生断裂而引起的电力系统的事故时有发生，每次事故都带来了巨大的经济损失。接地网的故障已是电力系统安全运行的心腹大患，诊断接地网的断点及地网的腐蚀情况已成为电力部门的一项重大反事故措施。接地网是变电站安全运行的重要保证，其接地性能一直受到装置和生产运行部门的重视。接地网接地性能的优劣直接关系到变电站内工作人员的人身安全和各种电气设备的安全及正常运行。
[0003]接地网腐蚀的隐蔽性和不易检测性，给电力系统的安全可靠运行带来了潜在的隐患。接地网长期埋于地下，由于土壤的电化学腐蚀，特别是由于大的杂散电流的影响，使接地网的腐蚀防护不同于一般的地下金属设备的腐蚀与防护。接地网多则10年，少则3 - 4年便发生损坏甚至断裂。随着电力系统容量的不断增加，流经地网的入地短路电流也愈来愈大。当事故出现时，如果接地网因腐蚀而造成接地性能不良，不能承受雷电冲击或短路事故形成的电流，短路电流无法在土壤中充分扩散，导致接地网电位升高，使接地设备的金属外壳带高电压而危及人身安全和击穿二次保护装置绝缘，甚至损坏设备，扩大事故，破坏电网系统稳定。所以，接地网防蚀的研究越来越受到关注。
[0004]接地网的导体埋在地下，因施工时焊接不良及漏焊、土壤腐蚀、接地短路电流电动力作用等原因，可能导致接地网导体及接地引线的腐蚀，甚至断裂，使精心装置的接地网的电气连接性能变坏、接地电阻增高。虽然在进行接地网装置时，尽量采用各种防护措施来降低接地网的腐蚀程度，但即使是最好的装置和防护措施也不能能够预见到服役寿命内可能出现的所有情况，在实际使用过程中仍然会出现由于各种接地网故障，危及电力系统的安全运行。因此必须经常地或定期地对接地网的状况进行检测，以分析接地网的变化趋势，并对接地网的状况加以评估，及早发现问题以采取相应的防护措施，防患于未然，对接地装置的维护显得十分迫切和重要。
[0005]在实际工程中，对于接地网故障点的测量手段比较原始，常根据地区的土壤腐蚀率，经验地估计接地网导体腐蚀程度，然后抽样挖开检查。这种方法带有盲目性、工作量大、速度慢，并且还受到现场运行条件的限制，不能准确地判断腐蚀程度和断点。同时，变电站承担着国民生产和人民生活的重任，每次停电检修都不可避免地带来许多经济损失，给实际操作带来困难。对于引线故障的检查判断，常采用肉眼和摇动的方式进行判断，这种方法对于接地引线较深处的导体和接地网网格导体的腐蚀情况是无效的。
[0006]鉴于此，国内众多专家学者对接地网的腐蚀检测进行了研究，力图在变电站不停电和不开挖的情况下，实现对接地网腐蚀状态的检测，从而准确掌握接地网的运行状况，及时发现故障隐患并采取相应措施，防止由于接地不良造成的危害。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的是提供一种接地网腐蚀状态监测的传感器结构，其结构紧凑，体积小，使用操作便捷，监测效率高，使用效果好，实用性强，便于推广使用。
[0008]本实用新型采用的技术方案是:一种接地网腐蚀状态监测的传感器结构，其特征在于包括研究电极、辅助电极、参比电极和支撑架，三个电极呈三角形分布且各电极之间的距离保持不变，所述研究电极由电极测试头、L型PVC管、两根信号线组成，其中电极测试头由Q235碳钢和环氧树脂组成；辅助电极由电极测试头、L型PVC管和信号线组成，其中电极测试头由203不锈钢和环氧树脂组成；参比电极由饱和硫酸铜溶液、塑料管和信号线组成，支撑架由绝缘材料的上下圆形盖板和塑料支柱组成，在上盖板上设有三个孔用于固定三个电极，塑料支柱用于固定上下圆形盖板。
[0009]所述Q235碳钢和信号线之间焊接，Q235碳钢用环氧树脂封装在L型PVC管中。
[0010]所述203不锈钢和信号线之间焊接，203不锈钢用环氧树脂封装在L型PVC管中。
[0011]所述饱和硫酸铜溶液置于封闭的塑料管中，从塑料管中引出一根信号线与测量仪器相连。
[0012]本实用新型的优点:
[0013]1、本实用新型主要由研究电极、辅助电极和参比电极组成，将各电极固定在支撑架上，结构紧凑，体积小，占地面积小，便于应用于实际当中。
[0014]2、本实用新型的制作能够节约大量人力和物力，免于大面积开挖使用中的接地网。
[0015]3、本实用新型能够较准确地测量出接地网的腐蚀状态指标，通过对指标的分析较好地预测接地网的运行寿命。
[0016]综上所述，本实用新型结构紧凑，体积小，使用便捷，检测准确性好，实用性强，便于推广使用。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的整体结构示意图。
[0018]图2是传感器支撑架结构图。
[0019]图3-1是研究电极结构图。
[0020]图3-2是研究电极电极测试头结构图。
[0021 ]图4-1是辅助电极结构图。
[0022]图4-2是辅助电极电极测试头结构图。
[0023]图5是参比电极结构图。
[0024]图6是本实用新型的传感器结构图。
[0025]附图标记说明:
[0026]1-研究电极；2_辅助电极；3_参比电极；4_支撑架；5_钢化玻璃容器，6-土壤
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图对本【实用新型内容】进行详细说明。
[0028]如图1所示，本实用新型接地网腐蚀状态监测的传感器结构是由支撑架⑷和测量电极两大部分构成。测量电极用塑料螺丝固定柱固定在支撑架(4)上，三个电极呈三角形的形状且各电极之间的距离保持不变，各电极分别与铜导线通过锡焊接与地面采集装置连接。
[0029]如图2所示，支撑架(4)由绝缘材料的圆形上盖板4-2、下盖板4-2及塑料支柱4-1构成，其中圆形盖板的直径为150mm，在上盖板有三个孔(4_3)用于固定三个电极，孔的直径为16mm。塑料支柱直径为7mm,用于固定上盖板和下盖板。
[0030]如图6所示，测量电极包括:研究电极⑴、辅助电极⑵和参比电极(3)。
[0031]如图3-1所示，所述研究电极(I)由电极测试头(1_1)、L型PVC管(1_2)、两根信号线(1-3)和(1-4)组成，其中电极测试头(1-1)由Q235碳钢(1+2)和环氧树脂(1+1)组成；其中Q235碳钢(1-1-2)和信号线1-3、1-4之间采用特殊的锡焊进行焊接，然后将Q235碳钢用环氧树脂(1-1-1)封装在直径为50mm的L型PVC管(1_2)中，Q235碳钢电极试样如图3-2所示，信号线1-3、1-4通过直径为16mm的L型PVC管进行延伸以便于与激励源或测量仪器进行连接。
[0032]如图4-2所示，辅助电极(2)由电极测试头(2-1)、L型PVC管(2_2)和信号线(2-3)组成，其中电极测试头(2-1)由203不锈钢(2-1-2)和环氧树脂(2+2)组成，203不锈钢和信号线(2-3)之间也是采用特殊的锡焊进行焊接，然后将203不锈钢用环氧树脂(2-1-2)封装在直径为50mm的PVC管中，203不锈钢电极试样如图4-1所示。信号线(2_3)通过直径为16mm的L型PVC管进行延伸以便于与激励源进行连接。
[0033]如图5所示，参比电极⑶由饱和硫酸铜溶液(3-1)、塑料管(3-2)和信号线(3_3)组成，所述饱和硫酸铜溶液(3-1)置于封闭的塑料管(3-2)中，从塑料管(3-2)中引出一根信号线(3-3)，信号线(3-3)与测量仪器相连。
[0034]研究电极的传感头Q235碳钢(1_1_2)、辅助电极的传感头203不锈钢(2_1_2)表面需抛光打磨，且截面积S为10cm2。
[0035]如图1所示，接地网腐蚀状态监测的传感器结构整体固定在钢化玻璃容器(5)内，在钢化玻璃容器(5)内装有土壤￠)，埋地深度为600mm-800mm。
[0036]接地网腐蚀状态监测的传感器结构连接方式:在研究电极(I)的信号线(1-3)和辅助电极(2)的信号线(2-3)之间施加O-1OOuA阶跃型微电流信号，自腐蚀电位是在不加激励的情况下，测取研究电极⑴和参比电极⑶之间的信号线(1-4)和(3-3)的电位差，通过换算将该电位差转换为接地网的腐蚀速率和腐蚀深度。自腐蚀电位约为_400mV。
[0037]本实施例中，研究电极(I)和辅助电极(2) 二者机械结构相同，其与土壤接触的正方形截面积为10cm2。
[0038]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施范例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施范例所做的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均属于本实用新型技术方案的保护范围。
【主权项】
1.一种接地网腐蚀状态检测的传感器结构，其特征在于:包括研究电极(I)、辅助电极(2)、参比电极(3)和支撑架(4)，三个电极呈品字形分布且各电极之间的距离保持不变，所述研究电极(I)由电极测试头(1-1)、L型PVC管(1-2)、两根信号线(1-3)和(1-4)组成，其中电极测试头(1-1)由Q235碳钢(1-1-2)和环氧树脂(1+1)组成；辅助电极⑵由电极测试头(2-1)、L型PVC管(2-2)和信号线(2-3)组成，其中电极测试头(2_1)由203不锈钢(2-1-2)和环氧树脂(2-1-2)组成；参比电极(3)由饱和硫酸铜溶液(3-1)、塑料管(3_2)和信号线(3-3)组成，支撑架⑷由绝缘材料的上下圆形盖板(4-2)和塑料支柱(4-1)组成，在上盖板上设有三个孔(4-3)用于固定三个电极，塑料支柱(4-1)用于固定上下圆形盖板(4-2)ο2.按照权利要求1所述的接地网腐蚀状态检测的传感器结构，其特征在于:所述Q235碳钢(1-1-2)和信号线(1-3)之间焊接，Q235碳钢(1+2)用环氧树脂(1+1)封装在L型PVC管(1-2)中。3.按照权利要求1所述的接地网腐蚀状态检测的传感器结构，其特征在于:所述203不锈钢(2-1-2)和信号线(2-3)之间焊接，203不锈钢(2_1_2)用环氧树脂(2_1_2)封装在L 型 PVC 管(2-2)中。4.按照权利要求1所述的接地网腐蚀状态检测的传感器系统，其特征在于:所述饱和硫酸铜溶液(3-1)置于封闭的塑料管(3-2)中，从塑料管(3-2)中引出一根信号线(3-3)与测量仪器相连。
【专利摘要】本实用新型公开了一种接地网腐蚀状态检测的传感器结构，采用三电极传感器结构，三电极包括研究电极、辅助电极和参比电极。研究电极就是该传感器的工作电极，本装置选取Q235碳钢作为研究电极材料；辅助电极与研究电极组成回路，本装置选用203不锈钢作为辅助电极的材料；参比电极主要用于测定研究电极的电极电势，本装置选取了饱和硫酸铜溶液。本实用新型装置新颖，装置外观美观便于携带，工作可靠性高，能有效减少接地网腐蚀检测过程中大量人力的参与，较准确的反应接地网腐蚀状态。
【IPC分类】G01N17/02
【公开号】CN204924885
【申请号】CN201520403839
【发明人】王来军, 梁向阳, 方强华, 张渤, 王媛彬, 杜京义
【申请人】国网河南省电力公司检修公司, 西安科技大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年6月12日