CN109188333A - 一种接地网接地电阻小比例试验模型及修正方法 - Google Patents

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彭永晶
方针
蒋正龙
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Abstract

本发明公开了一种接地网接地电阻小比例试验模型及修正方法，包括水池、木槽、行车、琼脂、模拟地网、盐、接地电阻测试仪及测量导线。所述水池为长方形水池，高度在1.5m以上，底部采用金属底部铺制，通过加入盐改变其电阻率模拟大范围土壤；所述行车放置于水池上，可于水池上进行滑动。所述木槽应选用易渗水材质，固定在行车下方；木槽内敷设好模拟地网，并灌以琼脂及盐溶液模拟接地网附近土壤结构。所述接地电阻测试仪放置于行车上，利用测量导线对模拟地网接地电阻进行测量，所述修正方法是通过CDEGS软件进行数据分析，得到与地网面积、导体半径、网孔数目等有关的修正系数，利用该系数对测量结果进行修正。

Description

一种接地网接地电阻小比例试验模型及修正方法
技术领域
本发明涉及一种试验模型及修正方法，具体是一种接地网接地电阻的小比例试验模型及修正方法，属于防雷接地领域。
背景技术
接地系统是电网的重要构成部分，具备将某些电气设备与大地连接，提供稳定的参考地电位，为故障电流货雷击电流提供宣泄通道的重要作用，对电网安全稳定运行具有重大意义。
接地电阻是接地网的一个至关重要的特性参数，其很大程度上大小决定了系统接地水平。随着电力系统容量不断增大及用地紧张等原因，电站接地装置设计要求不断提升，接地电阻是否满足要求直接关系到电站能否正常稳定运行。
近年来，对于接地电阻阻值主要是通过软件仿真计算得到，对于复杂地形情况，仿真结果与实际测量值出入较大；目前国内外接地电阻模拟试验局限性较大，存在缩小倍数过大时，无法选用合适导体半径等问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题在于提供一种克服现有技术不足，简单灵活，可塑性强，适用于各电站接地网的接地电阻模拟模型，解决传统模拟试验中缩小倍数过大带来误差过大等问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种接地网接地电阻小比例试验模型及修正方法，包括：水池、木槽、行车、琼脂、模拟地网、盐、接地电阻测试仪及测量导线；
进一步的，所述水池为长方形水池，高度在1.5m以上，四壁用瓷砖拼砌，砖缝由绝缘漆涂刷，底部采用金属底部铺制，通过加入盐改变其电阻率；所述行车放置于水池上，可于水池上进行滑动。
进一步的，所述木槽应选用易渗水材质，固定在行车下方；木槽内敷设好模拟地网，并灌以琼脂及盐溶液。
进一步的，所述接地电阻测试仪放置于行车上，利用测量导线对模拟地网接地电阻进行测量。
进一步的，所述水池中盐溶液模拟大范围土壤，木槽中琼脂及盐溶液模拟接地网附近土壤结构，模拟地网模拟实际接地网。
进一步的，所述修正方法是通过CDEGS软件进行数据分析，得到与地网面积、导体半径、网孔数目有关的修正系数，利用该系数对测量结果进行修正。
一种接地网接地电阻小比例试验模型及修正方法，该方法包括如下步骤：
S1、依据接地网模拟试验原理，确定接地网模拟试验缩小比例和模拟土壤模型及电阻率，选取适当接地网小比例模型；取实际土壤与模型土壤的电阻率比例尺为c，土壤厚度几何比例尺为a；
S2、通过往水池撒入NaCl改变水的电阻率，模拟大范围土壤；
S3、通过在木槽中灌入琼脂并放入接地网模拟模型，调节琼脂与水比例改变其电阻率，待琼脂凝固冷却后依据土壤结构调整琼脂模块，可加入不同程度盐水模拟复杂土壤结构；
S4、利用接地电阻测试仪对模拟接地网进行接地电阻测试，读取数据并记录接地电阻R；
S5、通过CDEGS软件进行仿真，假定导体半径为1mm时，模拟地网的接地电阻为R0，导体半径减小时，模拟地网的接地电阻为R1，定义接地网接地电阻小比例模型试验半径修正系数：k＝(R1-R0)/R0；
S6、通过CDEGS软件进行数据分析，在不同接地网面积S(如100cm2、200cm2、300cm2…)、不同网孔数目m(如5、10、15…)条件下，改变导体半径r对接地电阻R的影响，得到k关于S、m及r的表达式k＝f(S，m，r)。
进一步的，利用接地网接地电阻小比例模型试验半径修正系数k对测量结果进行修正，得到修正后接地电阻R′＝(1+k)·R，原地网接地电阻为Rreal＝c·R′/a。
(三)有益效果
本发明提供了一种接地网接地电阻小比例试验模型及修正方法，具备以下有益效果：
本发明能够通过琼脂及盐溶液有效模拟接地网及其敷设周围的土壤环境，并在缩小比例倍数过大时，利用接地网接地电阻小比例模型试验半径修正系数k对测得的接地电阻进行修正，得到与实际较为符合的测量结果；该方法弥补了软件仿真中土壤参数设置不完善及接地电阻小比例试验模型缩小比例过大造成误差偏大的不足，为电站接地网的设计及改造提供了有利参考。
附图说明
图1是本发明一种接地网接地电阻小比例试验模型的示意图。
图中：1、水池，2、木槽，3、琼脂，4、盐溶液，5、模拟地网，6、盐溶液。
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。
以下结合附图和较佳实施例对本发明作出进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。
请参阅图1所示，本发明一种接地网接地电阻小比例试验模型，包括1水池，2木槽，3琼脂，4盐溶液，5模拟地网，6盐溶液，行车。
作为本发明的一种技术方案：所述水池为长方形水池，高度在1.5m以上，四壁用瓷砖拼砌，砖缝由绝缘漆涂刷，底部采用金属底部铺制，通过加入盐改变其电阻率，水池中盐溶液模拟大范围土壤。
作为本发明的一种技术方案：所述行车放置于水池上，可于水池上进行滑动，行车下方固定木槽。
作为本发明的一种技术方案：所述木槽应选用易渗水材质，木槽内敷设好模拟地网，并根据需要灌以琼脂及盐溶液模拟地网敷设周围土壤环境。
作为本发明的一种技术方案：所述接地电阻测试仪放置于行车上，利用测量导线对模拟地网接地电阻进行测量。
作为本发明的一种技术方案：所述修正方法是通过CDEGS软件进行数据分析，得到与地网面积、导体半径、网孔数目有关的修正系数，利用该系数对测量结果进行修正。
一种接地网接地电阻小比例试验模型及修正方法，该应用方法包括如下步骤：
S1、依据接地网模拟试验原理，确定接地网模拟试验缩小比例和模拟土壤模型及电阻率，选取适当接地网小比例模型；取实际土壤与模型土壤的电阻率比例尺为c，土壤
S2、通过往水池撒入NaCl改变水的电阻率，模拟大范围土壤。
S3、通过在木槽中灌入琼脂并放入接地网模拟模型，调节琼脂与水比例改变其电阻率，待琼脂凝固冷却后依据土壤结构调整琼脂模块，可加入不同程度盐水模拟复杂土壤结构。
S4、利用接地电阻测试仪对模拟接地网进行接地电阻测试，读取数据并记录接地电阻R。
S5、利用CDEGS软件进行仿真，假定导体半径为1mm时，模拟地网的接地电阻为R0，导体半径减小时，模拟地网的接地电阻为R1，定义接地网接地电阻小比例模型试验半径修正系数k：k＝(R1-R0)/R0。
S6、利用通过CDEGS软件进行数据分析，在不同接地网面积S(如100cm2、200cm2、300cm2…)、不同网孔数目m(如5、10、15…)条件下，改变导体半径r对接地电阻R的影响，得到k关于S、m及r的表达式k＝f(S，m，r)。
S7、利用接地网接地电阻小比例模型试验半径修正系数k对测量结果进行修正，得到修正后接地电阻R′＝(1+k)·R，则原地网接地电阻为Rreal＝c·R′/a。
实施例：
以某水电站为例，接地网面积为：300m×300m+400×90m+150m×60m，地网材料为扁钢，等效导体半径为11mm，左右两块土壤为两岸，中间为河道，其余为大范围土壤电阻率(可视为下层土壤)。两岸上层土壤电阻率为200.644Ω·m，下层土壤电阻率为1038.64Ω·m，河水电阻率为476.2Ω·m。
取实际电场和模拟电场坐标的比例系数a为3000，实际土壤与模型土壤的电阻率比例尺为c为42.15。
如图1所示：水槽尺寸为8×4×2.5m3(长×宽×高)，上面横一铁架行车，行车上可放置测量设备以及自动采集数据用的微机装置，可采集到池内任何地方的数据。木槽尺寸为0.8×0.8×0.15m3，接地导体材料为铜，半径为1mm。
琼脂浇灌成型后，测量得到左侧琼脂电导率为2.050mS/cm，右侧琼脂电导率为2.148mS/cm，平均值为2.099mS/cm，即电阻率为4.76Ω·m；模拟河水的稀释盐溶液电阻率为11.30Ω·m；向电解池中的水中加入NaCl晶体后，其电阻率变为24.65Ω·m。
对模拟地网的接地电阻测量采用Meggar DT2/2接地电阻测试仪，测量时将仪器放置在铁架行车上，电流从地网模型注入，通过回流导线从电解池底部铝板引出回流，测得接地网接地电阻值为21.85Ω。
利用通过CDEGS软件进行数据分析，在不同接地网面积S(如100cm2、200cm2、300cm2…)、不同网孔数目m(如5、10、15…)条件下，改变导体半径r对接地电阻R的影响，得到k关于S、m及r的表达式为：
f(m)＝1.48644-0.04234·m+7.46329×10-4·m2
考虑半径修正系数后，实际接地网接地电阻应为：(cR′/a)·(1+k)＝0.6281Ω，其与实际接地网接地电阻误差为：(0.6281-0.6174)/0.6174＝1.73％，说明引入半径修正系数k对试验结果进行修正是有效的。
上述的一种接地网接地电阻小比例试验模型及修正方法被证明能有效弥补了软件仿真中土壤参数设置不完善及接地电阻小比例试验模型缩小比例过大造成误差偏大的不足，模型布置及操作流程安全简洁，可塑性强，为电站接地网的设计及改造提供了有利参考。

Claims (4)

1.一种接地网接地电阻小比例试验模型，包括水池、木槽、行车、琼脂、模拟地网、盐、接地电阻测试仪及测量导线，其特征在于：
所述水池为长方形水池，高度在1.5m以上，四壁用瓷砖拼砌，砖缝由绝缘漆涂刷，底部采用金属底部铺制，通过加入盐改变其电阻率模拟大范围土壤；
所述行车放置于水池上，可于水池上进行滑动；
所述木槽应选用易渗水材质，固定在行车下方，木槽内敷设好模拟地网，并灌以琼脂及盐溶液，模拟接地网附近土壤结构；
所述接地电阻测试仪放置于行车上，利用测量导线对模拟地网接地电阻进行测量。
2.一种接地网接地电阻小比例试验模型的修正方法，该修正方法包括如下步骤：
S1、依据接地网模拟试验原理，确定接地网模拟试验缩小比例和模拟土壤模型及电阻率，选取适当接地网小比例模型；取实际土壤与模型土壤的电阻率比例尺为c，土壤厚度几何比例尺为a；
S2、通过往水池撒入NaCl改变水的电阻率，模拟大范围土壤；
S3、通过在木槽中灌入琼脂并放入接地网模拟模型，调节琼脂与水比例改变其电阻率，待琼脂凝固冷却后依据土壤结构调整琼脂模块，可加入不同程度盐水模拟复杂土壤结构；
S4、利用接地电阻测试仪对模拟接地网进行接地电阻测试，读取数据并记录接地电阻R；
S5、通过CDEGS软件进行仿真，假定导体半径为1mm时，模拟地网的接地电阻为R0，导体半径减小时，模拟地网的接地电阻为R1，定义接地网接地电阻小比例模型试验半径修正系数：k＝(R1-R0)/R0；
S6、通过CDEGS软件进行数据分析，在不同接地网面积S、不同网孔数目m条件下，改变导体半径r对接地电阻R的影响，得到k关于S、m及r的表达式k＝f(S，m，r)。
3.根据权利要求2所述的一种接地网接地电阻小比例试验模型的修正方法，其特征在于：利用接地网接地电阻小比例模型试验半径修正系数k对测量结果进行修正，得到修正后接地电阻R′＝(1+k)·R，原地网接地电阻为Rreal＝c·R′/a。
4.根据权利要求2所述的一种接地网接地电阻小比例试验模型的修正方法，其特征在于：在S6中的接地网面积S值≥100cm2，其优选可以为100cm2、200cm2或300cm2，在S6中的网孔数目m值≥5，其优选可以为5、10或15。
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