CN107390031B - 一种地网接地阻抗测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种地网接地阻抗测试装置及其测试方法，涉及高压防雷技术领域，能够测试地网在遭受多次雷电回击时的接地阻抗。所述测试装置包括：主接地网，与主接地网连接的引流杆，以及与引流杆连接的引雷单元，引雷单元用于将云团中的雷电引导至引流杆上；所述测试装置还包括第一电流测量单元、第一电压测量单元和零电位接地柱；第一电流测量单元用于测量流过主接地网的电流，第一电压测量单元用于测量主接地网与零电位接地柱之间的电位差。本发明用于地网接地阻抗的测试。

Description

一种地网接地阻抗测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及高压防雷技术领域，尤其涉及一种地网接地阻抗测试装置及其测试方法。

背景技术

输电线路容易遭受雷击，降低输电线路杆塔接地装置的接地阻抗是提高输电线路耐雷击水平的最主要措施。接地装置的冲击接地阻抗最能反应接地装置在遭受雷击时的性能。现有的冲击接地阻抗测试中，在采用小电流测试时，无法产生火花效应，仅能体现接地电阻的电感和电容效应，而采用大电流测试时，试验装置较大，通常仅在开展研究时使用，并且由于冲击电流装置通常采用电容器充电的方式储能，充电需要一定的时间，因而无法反应实际输电线路遭受多次雷击的情况，进而导致无法测试接地装置在遭受多次雷击时的耐雷击性能。

发明内容

本发明的实施例提供一种地网接地阻抗测试装置及其测试方法，能够测试地网在遭受多次雷电回击时的接地阻抗。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种地网接地阻抗测试装置，包括：

主接地网，与所述主接地网连接的引流杆，以及与所述引流杆连接的引雷单元，所述引雷单元用于将云团中的雷电引导至所述引流杆上；

所述测试装置还包括第一电流测量单元、第一电压测量单元和零电位接地柱；所述第一电流测量单元用于测量流过所述主接地网的电流，所述第一电压测量单元用于测量所述主接地网与所述零电位接地柱之间的电位差。

可选的，还包括辅助接地网，所述辅助接地网与所述主接地网通过第一导线连通；

所述测试装置还包括第二电流测量单元和第二电压测量单元；所述第二电流测量单元用于测量流过所述辅助接地网的电流，所述第二电压测量单元用于测量所述辅助接地网与所述零电位接地柱之间的电位差。

可选的，所述引雷单元包括火箭和连接在所述火箭上的第二导线，所述第二导线与所述引流杆连接。

可选的，还包括第一示波仪，所述第一电流测量单元和所述第二电流测量单元均通过第三导线与所述第一示波仪连接。

可选的，所述第一电流测量单元和/或所述第二电流测量单元与所述第一示波仪之间连接有第一光隔单元。

可选的，所述第一电压测量单元和所述第二电压测量单元均为分压器；

所述测试装置还包括第二示波仪，所述分压器通过第四导线与所述第二示波仪连接。

可选的，所述第一电压测量单元和/或所述第二电压测量单元与所述第二示波仪之间连接有第二光隔单元。

可选的，所述分压器包括串联在所述主接地网和所述零电位接地柱或者串联在所述辅助接地网和所述零电位接地柱之间的第一电容；所述第一电容和所述零电位接地柱之间串联有第二电容；所述第二电容上并联有第一电阻，所述第一电阻所在支路上还串联有第二电阻；所述第二示波仪通过所述第四导线连接在所述第二电阻的两端。

可选的，所述第一电流测量单元为分流器，所述分流器设置在所述引流杆上；

所述第二电流测量单元为电流测量线圈，所述电流测量线圈设置在所述第一导线上。

另一方面，本发明实施例提供一种上述任意一种所述的地网接地阻抗测试装置的测试方法，所述测试方法包括：

发射所述火箭；

记录所述第一示波仪上电流信号的波形，并记录所述第二示波仪上电压信号的波形；

根据所述电流信号的波形计算流经所述主接地网和所述辅助接地网的电流，并且根据所述电压信号的波形计算所述主接地网和所述辅助接地网分别与所述零电位接地柱之间的电位差；

根据所述电位差和所述电流计算接地阻抗。

本发明实施例提供的地网接地阻抗测试装置及其测试方法，所述测试装置包括主接地网，与主接地网连接的引流杆，以及与引流杆连接的引雷单元，引雷单元用于将云团中的雷电引导至引流杆上；测试装置还包括第一电流测量单元、第一电压测量单元和零电位接地柱；第一电流测量单元用于测量流过主接地网的电流，第一电压测量单元用于测量主接地网与零电位接地柱之间的电位差。相较于现有技术，本发明实施例通过引雷单元将云团中的雷电引导至主接地网上，从而模拟出主接地网遭受多次雷电回击的情况，然后利用连接在主接地网上的第一电流测量单元和第一电压测量单元测量出主接地网上的电流和电压，从而计算出主接地网在遭受多次雷电回击时的接地阻抗，这样可以较好的测试雷电情况下主接地网的特性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的地网接地阻抗测试装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的分压器结构示意图；

图3为本发明实施例提供的地网接地阻抗测试方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种地网接地阻抗测试装置，如图1所示，包括：主接地网11，与主接地网11连接的引流杆12，以及与引流杆12连接的引雷单元13，引雷单元13用于将云团14中的雷电引导至引流杆12上；所述测试装置还包括第一电流测量单元15、第一电压测量单元16和零电位接地柱17；第一电流测量单元15用于测量流过主接地网11的电流，第一电压测量单元16用于测量主接地网11与零电位接地柱17之间的电位差。

本发明实施例对于主接地网11的形状、尺寸等均不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行设定。在实际应用中，主接地网11可以设置为边长为10m的方形地网。本发明实施例对于第一电流测量单元15和第一电压测量单元16的具体结构亦不做限定。

参考图1所示，引流杆12用于将引雷单元13引导的雷电传输到主接地网11上，因而引流杆12可以导电。在实际应用中，引流杆12一般为金属杆。

零电位接地柱17，顾名思义，其电位为0或接近为0。主接地网11上的雷电流经大地，到达零电位接地柱17处时雷电的电流为0或接近为0。参考图1所示，第一电压测量单元16一端连接在主接地网11上，另一端连接在零电位接地柱17上，可以测量出主接地网11与零电位接地柱17之间的电位差；利用所述电位差除以第一电流测量单元15测量的流过主接地网11的电流，就可以计算出主接地网11的接地阻抗。在实际应用中，零电位接地柱17可以设置在距离主接地网11约100m的位置处。零电位接地柱17与第一电压测量单元16之间的连接导线一般需要埋设在地下。

这样一来，相较于现有技术，本发明实施例通过引雷单元将云团中的雷电引导至主接地网上，从而模拟出主接地网遭受多次雷电回击的情况，然后利用连接在主接地网上的第一电流测量单元和第一电压测量单元测量出主接地网上的电流和电压，从而计算出主接地网在遭受多次雷电回击时的接地阻抗，这样可以较好的测试雷电情况下主接地网的特性。

进一步的，参考图1所示，所述测试装置还包括辅助接地网18，辅助接地网18与主接地网11通过第一导线19连通；所述测试装置还包括第二电流测量单元20和第二电压测量单元21；第二电流测量单元20用于测量流过辅助接地网18的电流，第二电压测量单元21用于测量辅助接地网18与零电位接地柱17之间的电位差。在实际应用中，主接地网11的中心接地点到零电位接地柱17的距离和辅助接地网18的中心接地点到零电位接地柱17的距离一般相同。通过设置辅助接地网18，相当于增设了一个测试点，可以通过辅助接地网18的测试数据与主接地网11的测试数据作对比，从而更好的测试雷电情况下主接地网的特性。

本发明实施例对于辅助接地网18的形状、尺寸等均不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行设定。在实际应用中，辅助接地网18可以设置为边长为5m的放射性地网，辅助接地网18可以距离主接地网11约30m。本发明实施例对于第二电流测量单元20和第二电压测量单元21的具体结构亦不做限定。

可选的，引雷单元13包括火箭和连接在所述火箭上的第二导线，所述第二导线与引流杆12连接。所述第二导线一般是为金属细导线。通过发射火箭可以将云团中的雷电引导至第二导线上，然后传导至引流杆12上。

进一步的，参考图1所示，所述测试装置还包括第一示波仪22，第一电流测量单元15和第二电流测量单元20均通过第三导线23与第一示波仪22连接。第三导线23一般为测量电缆。在测试时，第一示波仪22可以记录第一电流测量单元15和第二电流测量单元20测量的电流信号波形。

其中，第一电流测量单元15可以为分流器，所述分流器设置在引流杆12上；第二电流测量单元20可以为电流测量线圈，所述电流测量线圈设置在第一导线19上。需要说明的是，所述电流测量线圈，主接地网11、辅助接地网18以及连接两者的第一导线19均埋设在地下。

较佳的，第一电流测量单元15和/或第二电流测量单元20与第一示波仪22之间连接有第一光隔单元。所述第一光隔单元可以防止第一示波仪22遭受雷电的伤害。

进一步的，第一电压测量单元16和第二电压测量单元21均为分压器；所述测试装置还包括第二示波仪24，所述分压器通过第四导线25与第二示波仪24连接。第四导线25一般为测量电缆。在测试时，第二示波仪24可以记录第一电压测量单元16和第二电压测量单元21测量的电压信号波形。

具体的，参考图1和图2所示，所述分压器包括串联在主接地网11和零电位接地柱17或者串联在辅助接地网18和零电位接地柱17之间的第一电容26；第一电容26和零电位接地柱17之间串联有第二电容27；第二电容27上并联有第一电阻28，第一电阻28所在支路上还串联有第二电阻29；第二示波仪24通过第四导线25连接在第二电阻29的两端。由于雷电的电流过大，电压过高，如果直接进行测量会烧坏测量设备，因而需要利用分压器进行分压。参考图1和图2所示，所述分压器中的第一电容26和第二电容27进行了第一次分压，其输出可以控制在1000V左右，第一电阻28和第二电阻29进行了第二次分压，其输出可以控制在100V左右。

进一步的，第一电压测量单元16和/或第二电压测量单元21与第二示波仪24之间连接有第二光隔单元。所述第二光隔单元可以防止第二示波仪24遭受雷电的伤害。

需要说明的是，第一示波仪22和第二示波仪24一般需要通过GPS对时，这样才能准确记录同一时刻的电流值和电压值，从而计算出接地阻抗。在实际应用中，第一示波仪22和第二示波仪24可以采用典型的DL850型号。

本发明实施例提供的地网接地阻抗测试装置，包括主接地网，与主接地网连接的引流杆，以及与引流杆连接的引雷单元，引雷单元用于将云团中的雷电引导至引流杆上；测试装置还包括第一电流测量单元、第一电压测量单元和零电位接地柱；第一电流测量单元用于测量流过主接地网的电流，第一电压测量单元用于测量主接地网与零电位接地柱之间的电位差。相较于现有技术，本发明实施例通过引雷单元将云团中的雷电引导至主接地网上，从而模拟出主接地网遭受多次雷电回击的情况，然后利用连接在主接地网上的第一电流测量单元和第一电压测量单元测量出主接地网上的电流和电压，从而计算出主接地网在遭受多次雷电回击时的接地阻抗，这样可以较好的测试雷电情况下主接地网的特性。

本发明实施例提供一种上述任意一种所述的地网接地阻抗测试装置的测试方法，如图1和图3所示，所述测试方法包括：

步骤301、发射火箭。在实际应用中，发射火箭时，需打开所有的测量设备。

步骤302、记录第一示波仪22上电流信号的波形，并记录第二示波仪24上电压信号的波形。

步骤303、根据所述电流信号的波形计算流经主接地网11和辅助接地网18的电流，并且根据所述电压信号的波形计算主接地网11和辅助接地网18分别与零电位接地柱17之间的电位差。

示例的，根据第二示波仪24的测量波形，计算主接地网11的地电位升VZi和辅助接地网18的地电位升Vfi，实验测量得到i的数值为3，即雷击次数为3，计算得到的对应的电压分别为VZ1＝228kV，VZ2＝316kV，VZ3＝138kV；Vf1＝92kV，Vf2＝127kV，Vf3＝55kV；根据第一示波仪22的测量波形确定主接地网11的电流IZi，和流入辅助接地网18的电流Ifi,计算得到电流分别为IZ1＝11.4kA，IZ2＝17.6kA，IZ3＝6.5kA，If1＝4.6kA，If2＝7.1kA，If3＝2.6kA。

步骤304、根据所述电位差和所述电流计算接地阻抗。

利用对应的电压值除以电流值，即可得到接地阻抗。根据步骤303中的示例数据，计算得到对应的接地阻抗分别为RZ1＝20Ω，RZ2＝18Ω，RZ3＝21.2Ω，Rf1＝20Ω，Rf2＝17.9Ω，Rf3＝21.2Ω，分析可知，通过主接地网11和辅助接地网18测量出的接地阻抗基本一致；同时，雷电的电流越大，接地阻抗越小。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种地网接地阻抗测试装置，其特征在于，包括：

主接地网，与所述主接地网连接的引流杆，以及与所述引流杆连接的引雷单元，所述引雷单元用于将云团中的雷电引导至所述引流杆上；所述引雷单元包括火箭和连接在所述火箭上的第二导线，所述第二导线与所述引流杆连接；通过发射火箭将云团中的雷电引导至所述第二导线上，然后传导至所述引流杆上；

所述测试装置还包括第一电流测量单元、第一电压测量单元和零电位接地柱；所述第一电流测量单元用于测量流过所述主接地网的电流，所述第一电压测量单元用于测量所述主接地网与所述零电位接地柱之间的电位差；所述第一电流测量单元为分流器，所述分流器设置在所述引流杆上；

所述测试装置还包括辅助接地网，所述辅助接地网与所述主接地网通过第一导线连通；

所述主接地网的中心接地点到所述零电位接地柱的距离和所述辅助接地网的中心接地点到所述零电位接地柱的距离相同；通过设置所述辅助接地网，相当于增设了一个测试点，通过所述辅助接地网的测试数据与所述主接地网的测试数据作对比，从而更好的测试雷电情况下主接地网的特性；

所述测试装置还包括第二电流测量单元和第二电压测量单元；所述第二电流测量单元用于测量流过所述辅助接地网的电流，所述第二电压测量单元用于测量所述辅助接地网与所述零电位接地柱之间的电位差；所述第二电流测量单元为电流测量线圈，所述电流测量线圈设置在第一导线上；

所述第一电压测量单元和所述第二电压测量单元均为分压器；所述测试装置还包括第二示波仪，所述分压器通过第四导线与所述第二示波仪连接；

所述分压器包括串联在所述主接地网和所述零电位接地柱或者串联在所述辅助接地网和所述零电位接地柱之间的第一电容；所述第一电容和所述零电位接地柱之间串联有第二电容；所述第二电容上并联有第一电阻，所述第一电阻所在支路上还串联有第二电阻；所述第二示波仪通过所述第四导线连接在所述第二电阻的两端；

所述分压器中的第一电容和第二电容进行了第一次分压，所述第一电阻和所述第二电阻进行了第二次分压；

所述测试装置还包括第一示波仪，所述第一电流测量单元和所述第二电流测量单元均通过第三导线与所述第一示波仪连接。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述第一电流测量单元和/或所述第二电流测量单元与所述第一示波仪之间连接有第一光隔单元。

3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述第一电压测量单元和/或所述第二电压测量单元与所述第二示波仪之间连接有第二光隔单元。

4.一种用于权利要求1至3中任意一项所述的地网接地阻抗测试装置的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括：

发射所述火箭；

记录所述第一示波仪上电流信号的波形，并记录所述第二示波仪上电压信号的波形；

根据所述电流信号的波形计算流经所述主接地网和所述辅助接地网的电流，并且根据所述电压信号的波形计算所述主接地网和所述辅助接地网分别与所述零电位接地柱之间的电位差；

根据所述电位差和所述电流计算接地阻抗。