RU2299421C2 - Method of determining corrosion condition of metallic members of anchor unit - Google Patents

Abstract

FIELD: test engineering.

SUBSTANCE: method comprises measuring specific electric resistance of soil in two mutually perpendicular directions in the vicinity of anchor unit, measuring electrode potentials of each U-shaped bolt with respect to the copper-sulfate reference electrode, measuring induced currents in each anchor unit, determining the depth of the loop of the anchor plate, and determining cross-section area loss of the metallic members. The extent of corrosion damage is judged by the value of deviation from the reference cross-section.

EFFECT: enhanced precision.

Description

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).The invention relates to measuring technique and can be used to identify the degree of corrosion damage, in particular, loops of anchor plates and U-shaped bolts of the underground anchor assembly of guy wires of high voltage line supports (VL).

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.Currently, the determination of the corrosion state of the metal elements of the underground anchor assembly of guy lines of overhead power lines is carried out by a visual investigation method, including mechanized excavation of the soil to the entire depth of U-bolts and manual digging of the anchor plate loop, measuring the current dimensions of the objects under investigation using a caliper, determining the loss of transverse area cross sections for corrosion, comparison with the standard value and the difference obtained to identify the degree of corrosion damage.

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.The method provides the necessary accuracy and clarity, but has a number of significant disadvantages. It is difficult to implement, is expensive and inefficient. When implementing the method to ensure work safety, it is necessary to disconnect the electric power in the studied area, which leads to interruption of power supply to consumers.

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.Known methods for determining the corrosion state of U-shaped bolts of the anchor assembly of guy wires of supports without opening the ground, for example, an electrometric method for measuring resistance at a high frequency of the order of 1.5-3 MHz, based on the skin effect. The method is carried out using the device described in ed. USSR No. 1770839, G01N 17/02, 1991. According to this method, with the help of inductive measuring and reference sensors mounted on the branches of U-shaped bolts, a change in the resistance of the surface layer subjected to corrosion of a metal element is determined at high frequency. The change in resistance determines the loss of the cross-sectional area, compare it with the standard value and the degree of corrosion damage is revealed by the resulting difference.

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.The implementation of this method requires additional time spent on preparation for measurements, which is caused by the need for galvanic integration of U-shaped branches of bolts, and the installation of inductive sensors. The method has low accuracy due to low noise immunity and does not allow to determine the corrosion state of the anchor plate loop, which limits its scope.

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.Closest to the claimed is a method for determining the corrosion state of the metal elements of the anchor assembly of guy wires of supports, described in the Abstract of the dissertation for the degree of candidate of technical sciences Mazilova A.I. "Increasing the durability of underground structures of supports on guy wires of high-voltage power lines." May 27, 2002. Novosibirsk State Academy of Water Transport.

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.To implement this method, an industrial frequency current source is connected to the object under study, while the U-shaped bolts of the anchor support attachment site act as windings of current transformers, and the anchor loop acts as a magnetic circuit. The loss of the cross-sectional area of the studied objects is determined by the change in the transformation coefficient. The loss of area is compared with the standard value and the degree of corrosion damage is determined by the resulting difference.

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.The described method has low accuracy due to low noise immunity when measuring in high electric and magnetic fields, as well as in areas of stray currents. The measurement accuracy strongly depends on the relative position of the elements of the structure under study, for example, the relative position of U-bolts, anchor loops and an artificial ground electrode, which in real conditions may differ from the design and not be taken into account during measurements. The method is laborious to implement, since it requires large and heavy equipment, which complicates its use in the field. In addition, this method is not free from the disadvantages inherent in all of the above methods. It does not allow to determine the timing and sequence of diagnostic studies, since it does not take into account the real soil and climatic conditions on the OHL routes and the changing corrosion conditions caused by the development of the infrastructure of the settlements closest to the OHL route.

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.The objective of the present invention is to provide a method that allows you to accurately determine the corrosion state of the metal elements of the anchor assembly of the braces of supports in various soil and climatic conditions.

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.The problem is solved due to the fact that in the method for determining the corrosion state of the metal elements of the anchor assembly for fastening the guy rods of the supports, including determining the loss of the cross-sectional area of the studied objects, comparing it with the standard value and determining the degree of corrosion damage by the obtained difference, according to the invention, the soil electrical resistance is measured in two mutually perpendicular directions near the anchor mount of the supports, measure the electrode potentials of each U of a bolt relative to a copper-sulfate reference electrode, the induced currents are measured in each guy wire of the support, the depth of immersion of the anchor plate loop is determined in the soil, and according to the known calculation method, the loss of the cross-sectional area of the metal elements is determined.

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.The process of underground corrosion is multifactorial, the accounting of which with a high degree of accuracy will reveal the corrosion state of the studied objects in specific soil conditions. Soil electrical resistivity is a relative indicator of the corrosion rate for structures of the same type. Measurement of electrical resistivity in mutually perpendicular directions allows taking into account the heterogeneity of the soil and its effect on the corrosion rate.

Измерение электродных потенциалов позволяет учесть потенциальную опасность подземной коррозии в результате взаимодействия металлических элементов конструкции и грунта.The measurement of electrode potentials allows to take into account the potential danger of underground corrosion as a result of the interaction of metal structural elements and soil.

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.The measurement and accounting of the magnitude of the induced current in the anchor guy wires is caused by the fact that the current induced in the anchor guy wires amplifies the underground corrosion of the contact joint by 2-5 times.

Измерение глубины залегания анкерной петли позволяет учесть степень влияния кислорода на коррозионный процесс.Measuring the depth of the anchor loop allows you to take into account the degree of influence of oxygen on the corrosion process.

Способ осуществляется следующим образом:The method is as follows:

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.The electrical resistivity of the soil R1 is measured by a four-electrode circuit in the area of the surveyed anchor node of the guy wires of the overhead lines, while the electrodes of the measurement circuit are placed on a straight line that coincides with the axis of the overhead line (for example, for portal supports of overhead lines of 220-500 kV). The current electrode to which the measuring device is connected is installed at a distance of 2-2.5 m from the place of entry of U-bolts into the ground. The resistance measurement R2 is carried out by the same measurement circuit, only the measurement line is perpendicular to the measurement line R1. To measure the electrode potentials of U-shaped bolts, a measuring device (for example, the ELECTRONICA MMC-0.1 device) is connected by measuring wires to one of the branches of each U-shaped bolt, while the copper-sulfate reference electrode is installed at a distance of no more than 10 cm from the ground entry point of the U-bolt. Measure each bolt. The measurement of the current leads induced in the guy wires is carried out using M266 current-measuring clamps. The depth of immersion in the soil of the loop of the anchor plate is determined by measuring the length of the U-bolts, for example, an ultrasonic device with an echo method of measuring length (ultrasonic flaw detector UD2-70). The instruments used have a low weight and dimensions, autonomy of the power supply, which provides convenience and simplicity of measurements in the field.

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.The measurement results are sent to a computing device, which also contains data on the type of supports, their service life, and the type of soil in which the anchor unit is located. Determination of the cross-sectional area loss of controlled objects and identification of the degree of corrosion damage is carried out according to a special program: “DBElectro 2.1 Statistical Diagnostic Complex” According to regulatory data, the loss of the cross-sectional area from 0 to 10% indicates the normal state of the studied objects, 10-20% - about defective condition, over 20% - about critical condition, requiring replacement of anchor structures.

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.Using the proposed method allows with high reliability to identify the corrosion state of the metal elements of the anchor nodes of the guy rods of the supports on the existing overhead lines of 220-1150 kV, determine the corrosion-hazardous areas along the entire overhead line, and then conduct research with a given frequency in the corrosive areas and in places with changing corrosion conditions, which will prevent the occurrence of emergency situations and ensure the stable operation of power systems.

Claims (1)

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.The method for determining the corrosion state of the metal elements of the anchor node of the guy rods of the supports, in which the loss of the cross-sectional area of the elements under study is determined, is compared with the standard value and the degree of corrosion damage is judged by the difference obtained, characterized in that the electrical resistivity of the soil is previously measured in two mutually perpendicular directions near the anchor unit, measure the electrode potentials of each U-shaped bolt relative to the copper-sulfate electrode comparing the measured induced currents in each procrastination supports, define the depth of immersion of the anchor plate into the ground loop and the measurement data according to the method of calculating the loss determined cross sectional area of the metal elements.