CN108896825A - 带垂直接地极或深井地网的谐波接地阻抗测量方法 - Google Patents

带垂直接地极或深井地网的谐波接地阻抗测量方法 Download PDF

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张广东
温定筠
包艳艳
郭陆
陈博栋
马玲
张家午
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Abstract

本发明公开一种带垂直接地极或深井地网的谐波接地阻抗测量方法，步骤为：对于带垂直接地极及深井的地网将接地网模型的建立，将每段接地网导体通过导体段的等效阻抗Z和泄漏电阻Rd组成的T型单元等效，其中导体段的等效阻抗Z所在支路用于等效入地电流在接地网中的分流支路，泄漏电阻Rd所在的支路用于等效从接地网中散流到土壤中的泄漏电流支路，同时，对于有垂直接地极存在的支路，将垂直接地极导体的阻抗值等效到泄露电阻Rd所在的之路中。本发明提出一种带垂直接地极或深井地网的谐波接地阻抗测量方法，针对特殊环境，能够有效排除干扰，获得准确数值。

Description

带垂直接地极或深井地网的谐波接地阻抗测量方法
技术领域
本发明属于电学领域，具体涉及一种带垂直接地极或深井地网的谐波接地阻抗测量方法。
背景技术
高土壤电阻率地区降低接地网接地阻抗是一个世界性的难题。反映接地网散流能力的宏观指标，即接地网接地阻抗，由于接地阻抗主要取决于土壤特性和接地网(对角线长度D)这两个主要因素。
在接地网面积一定的条件下，可通过以下几个方面达到降低接地阻抗的效果，例如局部换土，降低站址土壤电阻率。最直接的办法是换土，即直接的置换，但代价太大，技术经济并不可行，通过改善接地网周围土壤的导电性能，来间接达到降低一定范围内的土壤电阻率，即间接的置换，典型的方法是选用电解例子接地极，该方法起初应用于电信、邮电、石化系统用小型接地装置的降阻，后来逐渐用于电力系统的接地工程，在某些地区，甚至成为除降阻剂外的选项，伴随着电力系统接地网降阻有效性、长效性和腐蚀性等方面的争议，其应用范围逐步扩大也是客观的事实。
也有增加接地网的埋设深度这种想法，但是在接地网其他参数不变的情况下增加接地网的埋深会使接地电阻减小，但其降阻效果不是很明显，这在高土壤电阻率地区更是如此。因此工程中一般不采用这种方法。而发变电站接地网的埋深一般在0.8m左右。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种带垂直接地极或深井地网的谐波接地阻抗测量方法，针对特殊环境，能够有效排除干扰，获得准确数值。具体方法为：
带垂直接地极或深井地网的谐波接地阻抗测量方法，步骤为：对于带垂直接地极及深井的地网将接地网模型的建立，将每段接地网导体通过导体段的等效阻抗Z和泄漏电阻Rd组成的 T型单元等效，其中导体段的等效阻抗Z所在支路用于等效入地电流在接地网中的分流支路，泄漏电阻Rd所在的支路用于等效从接地网中散流到土壤中的泄漏电流支路，同时，对于有垂直接地极存在的支路，将垂直接地极导体的阻抗值等效到泄露电阻Rd所在的之路中。
导体段的等效阻抗Z可根据接地网导体的基本参数计算得到；由于集肤效应的影响，导体段的交流电阻会大于直流电阻，导体段的交流电阻计算公式如式
式中，Rac为交流电阻，a为导体等效半径，为肌肤深度，为直流电阻，ρ为导体电导率，l为导体长度。
导体段的交流内自感可以用直流内自感表示，如式
式中a为导体等效半径，为肌肤深度，直流内自感Ldc可以根据安培环路定律得到，μ为导体磁导率，l为导体长度。
导体段的外自感等于处于导体段轴线的细线段与处于导体段表面的细线段之间的互感，计算如式
式中，l1，l2分别为处于导体段轴线的细线段与处于导体段表面的细线段的路径，r是源点与场点之间的距离，a为导体等效半径，μ为导体磁导率，l为导体长度。
两导体段间的互感计算公式如式(4-4)所示，
式中，la，lb分别为积分路径，r是a段导体的细导线和b段导体上的细导线之间的距离，μ0为土壤的磁导率。
导体段的等效阻抗Z包括导体段的自阻抗Z0和等效的互阻抗ZM，即Z＝Z0+ZM，其中，体段的自阻抗Z0由式Z0＝Rac+jω(Lac+Lext)表示。
根据测量得到的工频下的接地阻抗值，通过对等效模型进行仿真计算得到泄漏电阻值Rd；具体步骤为，给Rd赋一个初始值Rdi，将其运用到接地网等效模型中，对等效模型进行仿真计算，得到一个工频下的接地阻抗仿真值，将其与测量得到的工频下的接地阻抗实测值比较，若其模值和相位角均在误差范围之内，则认为Rd＝Rdi；反之，再回到初始步骤，循环计算。
附图说明
图1布置电解离子接地极的斜井示意图；
图2电解离子接地极工作原理示意图。
具体实施方式
(1)长垂直接地极及接地井。如果接地系统所处土壤存在下层低电阻率层，则可采用垂直接地极或接地井。接地井是指导体尺寸很大的一种长垂直接地极。
土壤的电阻率通常沿纵深和横向分布都是不均匀的，就纵深来说，不同深度土壤的电阻率是不同的。一般接近地面几米以内的电阻率相对要高些，并且不稳定，随季节气候的变化而变化，土壤越深越稳定。特别是在高土壤电阻率及不能用常规方法埋设接地装置的地区，采用长垂直接地极或深井接地与主接地网相连是一种有效降低接地电阻的方法。在有地下含水层的地方，接地极可能深入穿透水层，这时降阻效果将更好。深井接地不受气候、季节条件的影响；深井接地除了降阻以外，还可以克服场地窄小的缺点，这在城市和山区是一种行之有效的方法。接地井直径在7.5cm以上，深度则取决于所采用的钻孔设备。接地井由于增加接地极的直径而能明显降低总体接地电阻。如果接地井与地下水层相连，则将降低接地电阻的季节变化，同时增加电机的通流，而不导致电极过热或使接地井中的回填材料变干。深井接地必须配合使用低电阻率材料才能取得较低的接地电阻。回填材料可以采用高导电率的黏土和水组成的泥浆。由于回填材料能从周围环境中吸收湿气，接地井不需要任何维护也不会变干。
(2)深井—电解离子接地极。该方法的出发点在于，当接地网的大小不变时，只要将接地导体周围尽可能大的范围内土壤电阻率ρ降低，就能将接地阻抗降下来。与电解离子接地极配套的深井有直深井和斜深井两种型式，后者目的是不增加额外征地面积，在主接地网边缘四周以地面夹角为15°左右钻多扣斜井，如图1所示，接近岩石时，沿岩石表面继续往前钻井，每隔20～30m布设一套电解离子接地极，并用50mm×5mm的热镀锌扁钢将其连接起来接入原主接地网，在此，斜深井对增大散流空间有额外的作用，各深井之间屏蔽效应小，是相对较好的选择，但此时应注意接地网对角线增大的因素，测试时的布线长度响应增加，修正系数也要相应调整，否则将不能对降阻改造后的接地网进行客观评价，可能夸大电解离子接地极的效果。
对于带垂直接地极及深井的地网将接地网模型的建立，将每段接地网导体通过导体段的等效阻抗Z和泄漏电阻Rd组成的T型单元等效，其中导体段的等效阻抗Z所在支路用于等效入地电流在接地网中的分流支路，泄漏电阻Rd所在的支路用于等效从接地网中散流到土壤中的泄漏电流支路，同时，对于有垂直接地极存在的支路，将垂直接地极导体的阻抗值等效到泄露电阻Rd所在的之路中。
导体段的等效阻抗Z可根据接地网导体的基本参数计算得到。由于集肤效应的影响，导体段的交流电阻会大于直流电阻，导体段的交流电阻计算公式如式(4-1)所示，
式(4-1)中，Rac为交流电阻，a为导体等效半径，为肌肤深度，为直流电阻，ρ为导体电导率，l为导体长度。
考虑集肤效应，导体段的交流内自感可以用直流内自感表示，如式(4-2)所示，
式中a为导体等效半径，为肌肤深度，直流内自感Ldc可以根据安培环路定律得到，μ为导体磁导率，l为导体长度。
导体段的外自感等于处于导体段轴线的细线段与处于导体段表面的细线段之间的互感，计算如式(4-3)所示，
式中，l1，l2分别为处于导体段轴线的细线段与处于导体段表面的细线段的路径，r是源点与场点之间的距离，a为导体等效半径，μ为导体磁导率，l为导体长度。
两导体段间的互感计算公式如式(4-4)所示，
式中，la，lb分别为积分路径，r是a段导体的细导线和b段导体上的细导线之间的距离，μ0为土壤的磁导率。
导体段的等效阻抗Z包括导体段的自阻抗Z0和等效的互阻抗ZM，即Z＝Z0+ZM，
其中，体段的自阻抗Z0由式(4-5)表示，
Z0＝Rac+jω(Lac+Lext) (4-5)
根据测量得到的工频下的接地阻抗值，通过对等效模型进行仿真计算得到泄漏电阻值Rd。
对于简单的带垂直接地极或是深井的支路，根据接地体材料参数，带入公式(4-1)～(4-5)，计算相应的导体段参数，在模型中直接更改Rd所在支路的参数即可，因此对于规则与不规则地网的情况都可以通过更改参数得到带有垂直接地极或是深井的地网的等效模型。
对于有离子接地极的情况，其参数的求解比较复杂，我们做了进一步的考虑。如图2所示，电解离子接地极为三节r＝31mm的铜管组成，作为施放电解质的载体，共有12个呼吸排泄孔，铜管内填无毒化合物晶体，铜管埋于地下，铜管上的呼吸孔吸收土壤中的水分，使化学晶体变为电解质溶液，从该孔中排泄出，这些溶液在特殊回填料的吸取作用下，均匀流入土壤，在土壤中形成了成片导电率良好的电解离子土壤，特别是在砂土、岩石的地质结构的地下，电解液可向砂质黏土的纵深方向渗透，使原来导电率极差的砂岩地质结构，形成了一个良好的电解质导电通道。通过向地表纵深方向降低改善原接地网外一定范围内的土壤电阻率，减少了接地极与周围土壤之间的泄流电阻，从而达到降低接地阻抗值得目的。
电解离子接地极的降阻机理是通过改善周围土壤的导电性来达到降阻的目的，单根离子接地体的接地电阻的计算公式：
式中：ρ为校正后的土壤电阻率；L为电极长度；D为接地极等效直径；K为土壤调节系数，取20％。
经过以上所述的各种情况的参数的求取后，根据测量得到的工频下的接地阻抗值，运用搭建的等效模型仿真计算出接地网的泄漏电阻值，最后根据已经确定参数的接地网模型，计算各次谐波下的接地阻抗值。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的内容和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.带垂直接地极或深井地网的谐波接地阻抗测量方法，步骤为：对于带垂直接地极及深井的地网将接地网模型的建立，将每段接地网导体通过导体段的等效阻抗Z和泄漏电阻Rd组成的T型单元等效，其中导体段的等效阻抗Z所在支路用于等效入地电流在接地网中的分流支路，泄漏电阻Rd所在的支路用于等效从接地网中散流到土壤中的泄漏电流支路，同时，对于有垂直接地极存在的支路，将垂直接地极导体的阻抗值等效到泄露电阻Rd所在的之路中。
2.根据权利要求1所述的强谐波下接地网阻抗测量方法，其特征在于，导体段的等效阻抗Z可根据接地网导体的基本参数计算得到；由于集肤效应的影响，导体段的交流电阻会大于直流电阻，导体段的交流电阻计算公式如式
式中，Rac为交流电阻，a为导体等效半径，为肌肤深度，为直流电阻，ρ为导体电导率，l为导体长度。
3.根据权利要求1所述的强谐波下接地网阻抗测量方法，其特征在于，导体段的交流内自感可以用直流内自感表示，如式
式中a为导体等效半径，为肌肤深度，直流内自感Ldc可以根据安培环路定律得到，μ为导体磁导率，l为导体长度。
4.根据权利要求1所述的强谐波下接地网阻抗测量方法，其特征在于，导体段的外自感等于处于导体段轴线的细线段与处于导体段表面的细线段之间的互感，计算如式
式中，l1，l2分别为处于导体段轴线的细线段与处于导体段表面的细线段的路径，r是源点与场点之间的距离，a为导体等效半径，μ为导体磁导率，l为导体长度。
5.根据权利要求1所述的强谐波下接地网阻抗测量方法，其特征在于，两导体段间的互感计算公式如式(4-4)所示，
式中，la，lb分别为积分路径，r是a段导体的细导线和b段导体上的细导线之间的距离，μ0为土壤的磁导率。
6.根据权利要求1所述的强谐波下接地网阻抗测量方法，其特征在于，导体段的等效阻抗Z包括导体段的自阻抗Z0和等效的互阻抗ZM，即Z＝Z0+ZM，其中，体段的自阻抗Z0由式Z0＝Rac+jω(Lac+Lext)表示。
7.根据权利要求1所述的强谐波下接地网阻抗测量方法，其特征在于，根据测量得到的工频下的接地阻抗值，通过对等效模型进行仿真计算得到泄漏电阻值Rd；具体步骤为，给Rd赋一个初始值Rdi，将其运用到接地网等效模型中，对等效模型进行仿真计算，得到一个工频下的接地阻抗仿真值，将其与测量得到的工频下的接地阻抗实测值比较，若其模值和相位角均在误差范围之内，则认为Rd＝Rdi；反之，再回到初始步骤，循环计算。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112098758A (zh) * 2020-09-18 2020-12-18 国网湖南省电力有限公司 用于特高压直流深井接地极的试验平台及试验方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103217584A (zh) * 2013-03-26 2013-07-24 广东电网公司电力科学研究院 大型接地网接地阻抗的测量方法
CN103323694A (zh) * 2013-05-16 2013-09-25 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 一种变电站接地网导体缺失检测方法
CN103616582A (zh) * 2013-11-13 2014-03-05 广东电网公司电力科学研究院 大型接地网的多维度评价方法
CN103792433A (zh) * 2014-02-21 2014-05-14 国家电网公司 以火花系数修正杆塔接地装置的低幅值冲击电阻测量方法
CN103954842A (zh) * 2014-04-03 2014-07-30 贵州电力试验研究院 一种确定大型接地系统接地阻抗值的方法
CN104901211A (zh) * 2015-06-17 2015-09-09 国家电网公司 一种能降低接地阻抗的吸收式接地电路及方法
CN105203851A (zh) * 2015-09-29 2015-12-30 国家电网公司 测量强谐波下大型地网接地阻抗值的方法
CN106814284A (zh) * 2016-12-15 2017-06-09 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种接地网网内电势差问题计算方法
CN107632203A (zh) * 2017-08-14 2018-01-26 国网湖南省电力公司 一种考虑大地影响的大型地网接地阻抗测试方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103217584A (zh) * 2013-03-26 2013-07-24 广东电网公司电力科学研究院 大型接地网接地阻抗的测量方法
CN103323694A (zh) * 2013-05-16 2013-09-25 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 一种变电站接地网导体缺失检测方法
CN103616582A (zh) * 2013-11-13 2014-03-05 广东电网公司电力科学研究院 大型接地网的多维度评价方法
CN103792433A (zh) * 2014-02-21 2014-05-14 国家电网公司 以火花系数修正杆塔接地装置的低幅值冲击电阻测量方法
CN103954842A (zh) * 2014-04-03 2014-07-30 贵州电力试验研究院 一种确定大型接地系统接地阻抗值的方法
CN104901211A (zh) * 2015-06-17 2015-09-09 国家电网公司 一种能降低接地阻抗的吸收式接地电路及方法
CN105203851A (zh) * 2015-09-29 2015-12-30 国家电网公司 测量强谐波下大型地网接地阻抗值的方法
CN106814284A (zh) * 2016-12-15 2017-06-09 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种接地网网内电势差问题计算方法
CN107632203A (zh) * 2017-08-14 2018-01-26 国网湖南省电力公司 一种考虑大地影响的大型地网接地阻抗测试方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐华: "大型变电站钢材和铜材接地网的性能比较", 《高电压技术》, pages 18 - 19 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112098758A (zh) * 2020-09-18 2020-12-18 国网湖南省电力有限公司 用于特高压直流深井接地极的试验平台及试验方法
CN112098758B (zh) * 2020-09-18 2022-06-24 国网湖南省电力有限公司 用于特高压直流深井接地极的试验平台及试验方法

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