CN105652093A

CN105652093A - 一种接地装置冲击接地阻抗测试方法

Info

Publication number: CN105652093A
Application number: CN201511023818.6A
Authority: CN
Inventors: 李志忠; 时卫东; 张波; 康鹏; 王森; 庄池杰; 曾嵘; 何金良; 陈水明; 胡军; 余占清
Original assignee: Tsinghua University; State Grid Corp of China SGCC; China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI; Electric Power Research Institute of State Grid Shaanxi Electric Power Co Ltd
Current assignee: Tsinghua University; State Grid Corp of China SGCC; China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI; Electric Power Research Institute of State Grid Shaanxi Electric Power Co Ltd
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2016-06-08

Abstract

本发明公开一种接地装置冲击接地阻抗测试方法，包括：1)、使用环绕在接地装置周围等间距布置的接地极作为回流极，保证了接地装置向四周散流的均匀分布，本发明由于无需将回流极布置得很远，因此测试方便，同时冲击电流发生器也更容易产生大电流。2)、将电位参考点选择在回流电极上，最大限度的减小了测试产生的直接误差；3)、通过修正系数的方式获得冲击接地阻抗，修正系数基于实测土壤模型来求出，在保证了接地装置向四周散流的均匀分布的同时，实现了冲击接地阻抗的准确测量。

Description

一种接地装置冲击接地阻抗测试方法

【技术领域】

本发明涉及电力系统领域，特别涉及一种接地装置冲击接地阻抗测试方法，用于评估接地装置在受到雷电冲击时的特性。

【背景技术】

在电力系统中为了工作和安全的需要，常需将电力系统及其电气设备的某些部分与大地相连接，这就是接地。电力系统接地就其目的来说可分为工作接地、防雷接地和保护接地三种。其中防雷接地是为了避免雷电的危害，避雷针、避雷线和避雷器等防雷设备都必须配以相应的接地装置以便把雷电流导入大地。由于电力系统的输电线路分布广泛，最易遭受雷击，而输电线路的雷电流是通过杆塔的接地装置导入大地的，国内外的运行经验表明，有效降低杆塔接地电阻是改善输电线路直击雷保护效果的最为有效措施。在线路杆塔的设计中，线路杆塔接地装置的冲击接地电阻取值，直接影响到线路的防雷效果。对于一般高度的杆塔，降低杆塔冲击接地电阻是提高线路耐雷水平、降低雷击跳闸率的有效措施。

为了保障输电线路的防雷效果，需要定期对杆塔接地的状态进行测量。目前通常采用测量杆塔接地的工频接地电阻来评估杆塔接地的状态。杆塔接地的工频接地电阻主要用于泄放工频短路电流，而接地装置的冲击特性决定电力系统输电线路的防雷保护效果。由于纵向电感的作用，接地装置在冲击下只有有限面积在起作用，这与工频时接地电阻与占地面积的平方根成反比并不一致，因此通过测量杆塔接地的工频接地电阻并不能正确评估杆塔的冲击接地状态。

使用冲击电流发生器可以对杆塔接地装置的冲击特性进行测试，但目前测试的方法主要沿用工频接地电阻测试的三极法。由于三极法下的电流回流极集中在一处，而冲击电流中包含了大量的高频分量，导致按照三极法测量接地装置的冲击特性时电流在接地装置上分布不均匀，与实际情况差别较大。与工频不同，接地装置在冲击下的特性受接地装置电流分布的影响很大。尤其在冲击大电流下，土壤会发生放电现象，该放电现象与接地装置上的电流分布密切相关。由于放电是非线性的，因此测试杆塔接地装置的冲击特性时有必要保证接地装置上的电流分布与实际情况一致。为了达到这一目的，已经有研究单位使用包围被测接地装置的金属圆环作为电流回流极。使用金属圆环作为电流回流极保证了接地装置在各个方向上电流散流均匀，但由于金属圆环距被测接地装置很近，其在接地装置上产生的反向电位很大，大大抵消了接地装置的电位，造成测试结果远小于实际值。理论分析表明，使用金属圆环作为电流回流极后，只有当金属圆环无限大，测试结果才与实际相同，否则即使使用圆环作为电位参考点，测试结果也偏小，且圆环越小，偏小得越多。由于现实中很难使用大圆环，实际中有使用包围接地装置的回流极群作为回流极，但其与回流环一样，仍然存在上述问题，因此需要进一步改进。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种接地装置冲击接地阻抗测试方法，以包围被测接地装置的接地极群作为电流回流极进行测试，并对测试结果进行修改，使修正后的结果更加接近真实值；以克服上述现有技术的不足。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种接地装置冲击接地阻抗测试方法，包括以下步骤：

1)、测试被测接地装置附近的土壤视在电阻率；

2)、基于步骤1)测得的土壤视在电阻率利用已有专用软件CDEGS(电流分布、电磁场、接地、土壤结构分析一整套软件工具)反演得到土壤电阻率的分层模型；

3)、收集被测接地装置资料；包括接地装置的埋设位置、尺寸、材料；

4)、在接地装置四周等间距均匀布置若干回流电极，使若干回流电极与土壤接触良好，并使用绝缘线将若干回流电极等电位连接；

5)、使用大电流冲击发生器在被试接地装置和若干回流极之间注入冲击电流，测量入地电流波形；

6)、以若干回流电极为电位参考点，测量接地装置的电压波形；

7)、求步骤6)中获取的电压波形峰值与步骤5)中获取的电流波形峰值之比，作为接地装置的视在冲击接地阻抗；

8)、以步骤5)中测得的入地电流波形为基础，仿真被测接地装置在分层土壤模型中以8个回流电极为电位参考点时的冲击接地电阻测试结果；

9)、以步骤5)中测得的入地电流波形为基础，不考虑若干回流电极的存在，仿真被测接地装置在分层土壤模型以无穷远为电位参考点的冲击接地电阻测试结果；

10)、求出步骤9)中计算结果与步骤8)中计算结果的比值，将该比值与步骤7)中测得的视在冲击接地阻抗相乘，得到最终的接地装置冲击接地阻抗。

本发明进一步的改进在于：步骤1)中采用四极法测试被测接地装置附近的土壤视在电阻率。

本发明进一步的改进在于：所述若干回流电极中每根电极深入地中0.6～0.8m。

本发明进一步的改进在于：所述若干回流电极为8个。

本发明进一步的改进在于：所述若干回流电极等间距布置在半径为20m的圆周上。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明使用环绕在接地装置周围等间距布置的接地极作为回流极，保证了接地装置向四周散流的均匀分布。

2、本发明由于无需将回流极布置得很远，因此测试方便，同时冲击电流发生器也更容易产生大电流。

3、本发明将电位参考点选择在回流电极上，最大限度的减小了测试产生的直接误差

4、本发明通过修正系数的方式获得冲击接地阻抗，修正系数基于实测的土壤模型来求出，在保证了接地装置向四周散流的均匀分布的同时，实现了冲击接地阻抗的较准确测量。

【附图说明】

图1为本发明具体实施例中回流电极和接地装置的布置示意图。

【具体实施方式】

本发明一种接地装置冲击接地阻抗测试方法，包括以下步骤：

1)、采用四极法测试被测接地装置附近的土壤视在电阻率；

2)、基于测得的土壤视在电阻率利用已有专用软件CDEGS(电流分布、电磁场、接地、土壤结构分析一整套软件工具)反演得到土壤电阻率的分层模型；

4)、在接地装置四周等间距均匀布置8个回流电极，每根电极深入地中0.6～0.8m，与土壤接触良好，并使用绝缘线将8个回流电极等电位连接；

5)、使用大电流冲击发生器在被试接地装置和8个回流极之间注入冲击电流，测量入地电流波形；

6)、以8个回流电极为电位参考点，测量接地装置的电压波形；

8)、以步骤5)中测得的入地电流波形为基础，仿真被测接地装置在分层土壤模型中以8个回流电极为电位参考点时的冲击接地电阻测试结果；即将入地电流波形注入被测接地装置，同时将该入地电流波形从8个回流电极抽出，计算被测接地装置与8个回流电极之间的瞬态电位差峰值与入地电流峰值之间的比值。

9)、以步骤5)中测得的入地电流波形为基础，不考虑8个回流电极的存在，仿真被测接地装置在分层土壤模型以无穷远为电位参考点的冲击接地电阻测试结果；

请参阅图1所示，某40欧米均匀土壤中，埋有3种被测试十字型接地装置，伸长极分别为5、10、15m。8个回流极等间距布置在半径为20m的圆周上，按照本发明测试方法可得冲击接地阻抗测试的修正系数表1所示；通过表1的修正系数对测试的视在冲击接地进行修正，获得最终的接地装置冲击接地阻抗。

表1、修正系数

伸长极长度l(m)	修正系数
		5	104.3％
10	108.9％
		15	113.6％

本发明具有以下特点：1)、使用环绕在接地装置周围等间距布置的接地极作为回流极，保证了接地装置向四周散流的均匀分布，本发明由于无需将回流极布置得很远，因此测试方便，同时冲击电流发生器也更容易产生大电流。2)、将电位参考点选择在回流电极上，最大限度的减小了测试产生的直接误差；3)、通过修正系数的方式获得冲击接地阻抗，修正系数基于实测土壤模型来求出，在保证了接地装置向四周散流的均匀分布的同时，实现了冲击接地阻抗的准确测量。

Claims

1.一种接地装置冲击接地阻抗测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、测试被测接地装置附近的土壤视在电阻率；

2)、基于步骤1)测得的土壤视在电阻率反演得到土壤电阻率的分层模型；

3)、收集被测接地装置资料；

2.根据权利要求1所述的一种接地装置冲击接地阻抗测试方法，其特征在于，步骤1)中采用四极法测试被测接地装置附近的土壤视在电阻率。

3.根据权利要求1所述的一种接地装置冲击接地阻抗测试方法，其特征在于，所述若干回流电极中每根电极深入地中0.6～0.8m。

4.根据权利要求1所述的一种接地装置冲击接地阻抗测试方法，其特征在于，所述若干回流电极为8个。

5.根据权利要求1所述的一种接地装置冲击接地阻抗测试方法，其特征在于，所述若干回流电极等间距布置在半径为20m的圆周上。

6.根据权利要求1所述的一种接地装置冲击接地阻抗测试方法，其特征在于，步骤3)中收集被测接地装置资料包括接地装置的埋设位置、尺寸、材料。