Способ определения коррозионного состояния металлических элементов анкерного узла оттяжек опор

Сущность изобретения: измеряют удельное электрическое сопротивление грунта в двух взаимно перпендикулярных направлениях вблизи анкерного узла оттяжек опор воздушных линий (ВЛ) электропередач. Измеряют электродные потенциалы каждого U-образного болта относительно медно-сульфатного электрода сравнения. Измеряют наведенные токи в каждой оттяжке опоры. Определяют глубину погружения в грунт петли анкерной плиты и по данным измерений определяют потерю площади поперечного сечения металлических элементов. По величине ее отличия от нормативного значения судят о степени коррозионного повреждения. Изобретение позволяет повысить точность выявления коррозионно-опасных зон по всей трассе ВЛ для предупреждения возникновения аварийных ситуаций и обеспечения устойчивой работы энергосистем.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для выявления степени коррозионного повреждения, в частности, петель анкерных плит и U-образных болтов подземного анкерного узла оттяжек опор высоковольтных линий (ВЛ).

В настоящее время определение коррозионного состояния металлических элементов подземного анкерного узла оттяжек опор ВЛ осуществляется способом визуального исследования, включающим механизированную откопку грунта на всю глубину U-образных болтов и ручную откопку петли анкерной плиты, измерение текущих размеров исследуемых объектов с помощью штангенциркуля, определение потери площади поперечного сечения от коррозии, сравнение с нормативным значением и по полученной разнице выявление степени коррозионного повреждения.

Способ обеспечивает необходимую точность и наглядность, но имеет ряд существенных недостатков. Он сложен в реализации, является дорогим и малопроизводительным. При реализации способа для обеспечения безопасности работ необходимо произвести отключение электроэнергии в исследуемой зоне, что приводит к перерыву энергоснабжения потребителей.

Известны способы определения коррозионного состояния U-образных болтов анкерного узла оттяжек опор без вскрытия грунта, например, электрометрический способ измерения сопротивления на высокой частоте порядка 1,5-3 МГц, основанный на скинэффекте. Способ осуществляется с помощью устройства, описанного в авт.св. СССР № 1770839, G01N 17/02, 1991. Согласно этого способа с помощью индуктивных измерительного и эталонного датчиков, устанавливаемых на ветвях U-образных болтов, определяют на высокой частоте изменение сопротивления поверхностного слоя, подвергшегося коррозии металлического элемента. По изменению сопротивления определяют потерю площади поперечного сечения, сравнивают ее с нормативным значением и по полученной разнице выявляют степень коррозионного повреждения.

Осуществление этого способа требует дополнительных временных затрат на подготовку к измерениям, что вызвано необходимостью гальванического объединения U-образных ветвей болтов, и установку индуктивных датчиков. Способ имеет невысокую точность в связи с низкой помехозащищенностью и не позволяет определить коррозионное состояние петли анкерной плиты, что ограничивает область его применения.

Наиболее близким заявляемому является способ определения коррозионного состояния металлических элементов анкерного узла оттяжек опор, описанный в Автореферате диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Мазилова А.И. "Повышение долговечности подземных конструкций опор на оттяжках высоковольтных линий электропередач". 27 мая 2002 г. Новосибирская государственная академия водного транспорта.

Для осуществления указанного способа к исследуемому объекту подключают источник тока промышленной частоты, при этом U-образные болты узла крепления анкерных опор выполняют роль обмоток трансформаторов тока, а анкерная петля - магнитопровода. Потеря площади поперечного сечения исследуемых объектов определяется по изменению коэффициента трансформации. Потерю площади сравнивают с нормативным значением и по полученной разнице выявляют степень коррозионного повреждения.

Описанный способ имеет невысокую точность из-за низкой помехозащищенности при измерениях в высоких электрических и магнитных полях, а также в зонах блуждающих токов. Точность измерений сильно зависит от взаимного расположения элементов обследуемой конструкции, например взаимного расположения U-образных болтов, анкерной петли и искусственного заземлителя, которое в реальных условиях может отличаться от проектного и не учитываться при измерениях. Способ трудоемок в реализации, так как требует габаритной и тяжелой аппаратуры, что осложняет его использование в полевых условиях. Кроме того, указанный способ не свободен от недостатков, присущих всем вышеперечисленным способам. Он не позволяет определить сроки и очередность проведения диагностических исследований, так как не учитывает реальные грунтово-климатические условия на трассах ВЛ и изменяющиеся коррозионные условия, вызванные развитием инфраструктуры ближайших к трассе ВЛ населенных пунктов.

Задачей настоящего изобретения является создание способа, позволяющего с высокой точностью определить коррозионное состояние металлических элементов анкерного узла крепления оттяжек опор в различных грунтово-климатических условиях.

Поставленная задача решена благодаря тому, что в способе определения коррозионного состояния металлических элементов анкерного узла крепления оттяжек опор, включающем определение потери площади поперечного сечения исследуемых объектов, сравнение ее с нормативным значением и по полученной разнице выявление степени коррозионного повреждения, согласно изобретения измеряют электрическое сопротивление грунта в двух взаимно перпендикулярных направлениях вблизи анкерного узла крепления опор, измеряют электродные потенциалы каждого U-образного болта относительно медно-сульфатного электрода сравнения, измеряют наведенные токи в каждой оттяжке опоры, определяют глубину погружения в грунт петли анкерной плиты и по данным измерений согласно известному способу расчета определяют потерю площади поперечного сечения металлических элементов.

Процесс подземной коррозии является многофакторным, учет которых с высокой степенью точности позволит выявить коррозионное состояние исследуемых объектов в конкретных грунтовых условиях. Удельное электрическое сопротивление грунта является относительным показателем скорости коррозии для однотипных конструкций. Измерение удельного электрического сопротивления во взаимно перпендикулярных направлениях позволяет учитывать неоднородность грунта и его влияние на скорость коррозии.

Измерение электродных потенциалов позволяет учесть потенциальную опасность подземной коррозии в результате взаимодействия металлических элементов конструкции и грунта.

Измерение и учет величины наведенного тока в анкерных оттяжках вызвано тем, что наведенный в анкерных оттяжках ток усиливает в 2-5 раз подземную коррозию контактного соединения.

Измерение глубины залегания анкерной петли позволяет учесть степень влияния кислорода на коррозионный процесс.

Способ осуществляется следующим образом:

Измерение удельного электрического сопротивления грунта R1 осуществляют четырехэлектродной схемой в зоне расположения обследуемого анкерного узла оттяжек опор ВЛ, при этом электроды схемы измерения располагают на прямой линии, совпадающей с осью трассы ВЛ (например, для портальных опор ВЛ 220-500 кВ). Токовый электрод, к которому подключен измерительный прибор, устанавливают на расстоянии 2-2,5м от места входа в грунт U-образных болтов. Измерение сопротивления R2 осуществляют той же схемой измерения, только линия измерения располагается перпендикулярно линии измерения R1. Для измерения электродных потенциалов U-образных болтов измерительный прибор (например, прибор "ЭЛЕКТРОНИКА" ММЦ - 0,1) измерительными проводами подключают к одной из ветвей каждого U-образного болта, при этом медно-сульфатный электрод сравнения устанавливают на расстоянии не далее 10 см от места входа в грунт U-образного болта. Производят измерения у каждого болта. Измерение наведенного в оттяжках опор тока производят токоизмерительными клещами М266. Глубину погружения в грунт петли анкерной плиты определяют по измерению длины U-образных болтов, например ультразвуковым прибором с эхо методом измерения длины (ультразвуковым дефектоскопом УД2-70). Используемые приборы имеют малый вес и габариты, автономность электропитания, что обеспечивает удобство и простоту проведения измерений в полевых условиях.

Результаты измерений поступают в вычислительное устройство, в которое также вводятся данные о типе опор, сроке их службы, типе грунта, в котором расположен анкерный узел. Определение потери площади поперечного сечения контролируемых объектов и выявление степени коррозионного повреждения осуществляют по специальной программе: "Статистико-диагностический комплекс DBElectro 2.1" Согласно нормативным данным потеря площади поперечного сечения от 0 до 10% свидетельствует о нормальном состоянии исследуемых объектов, 10-20% - о дефектном состоянии, свыше 20% - о критическом состоянии, требующем замены анкерных конструкций.

Использование заявляемого способа позволяет с высокой достоверностью произвести выявление коррозионного состояния металлических элементов анкерных узлов оттяжек опор на действующих ВЛ 220-1150 кВ, определить коррозионно-опасные зоны по всей трассе ВЛ, а в дальнейшем проводить исследования с заданной периодичностью в коррозионно-опасных зонах и в местах с изменившимися коррозионными условиями, что позволит предупредить возникновение аварийных ситуаций и обеспечит устойчивую работу энергосистем.

Способ определения коррозионного состояния металлических элементов анкерного узла оттяжек опор, в котором определяют потерю площади поперечного сечения исследуемых элементов, сравнивают с нормативным значением и по полученной разнице судят о степени коррозионного повреждения, отличающийся тем, что предварительно измеряют удельное электрическое сопротивление грунта в двух взаимно перпендикулярных направлениях вблизи анкерного узла, измеряют электродные потенциалы каждого U-образного болта относительно медно-сульфатного электрода сравнения, измеряют наведенные токи в каждой оттяжке опоры, определяют глубину погружения в грунт петли анкерной плиты и по данным измерений согласно известному способу расчета определяют потерю площади поперечного сечения металлических элементов.