CN111881558A - 消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法，包括以下步骤：开展冲击管道电位升模拟测量试验的现场布置，在CDEGS中建立还原冲击接地试验场中接地装置的1：1仿真计算模型，冲击电流从接地装置注流极引下线处注入，仿真计算无布线时的管道电位U1；建立布置测量装置时的试验场仿真计算模型，仿真计算有布线时的管道电位U2，则布线时布线回路对管道电位干扰值Uinterference＝U2‑U1；基于现场试验测得有布线时管道电位U3，得到管道真实电位Ureal＝U3‑Uinterference。本发明建立起1：1接地试验场地仿真计算模型，可基于仿真手段对由于测量回路的加入而导致的管道电位升测量结果误差进行修正，由此可得到可靠的试验结果。
Description
技术领域
本发明属于电力系统接地技术领域，具体涉及一种消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法。
背景技术
在开展雷电冲击情况下管道电位升现场测量时，需要利要分压器、测量导线等测量装置进行布线测量，测量装置的引入构成了完整的从冲击电流发生器到接地装置再到埋地管道的闭合回路，冲击雷电流在此闭合回路中会形成波过程产生感应过电压，由此引入的感应过电压作为一较大干扰量，会对管道电位升测量结果的准确性造成极大误差。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法，消除冲击试验中由于布线回路的引入所产生的感应干扰电压，提升管道电位升测量结果的准确性。
本发明提供一种消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法，包括以下步骤：
S1、开展冲击管道电位升模拟测量试验的现场布置，在CDEGS中建立还原冲击接地试验场中接地装置的1：1仿真计算模型，冲击电流从接地装置注流极引下线处注入，仿真计算无布线时的管道电位U1；
S2、建立布置测量装置时的试验场仿真计算模型，仿真计算有布线时的管道电位U2，则布线时布线回路对管道电位干扰值Uinterference＝U2-U1；
S3、基于现场试验测得有布线时管道电位U3，得到管道真实电位Ureal＝U3-Uinterference。
进一步地，仿真计算模型以圆环形回流极作为试验场地。试验场土壤为均匀土壤层。
进一步地，接地装置的材料为镀锌圆钢。
进一步地，接地装置采用方框加射线形式进行敷设，带金属接头的引下线为4根，引下线的4个接头采用铜带进行水平十字交叉连接，注流点为十字交叉连接点处。
进一步地，测量管道和注流点之间电压差的分压器的高压端连接接地装置引下线，低压端连接管道。管道采用空心钢制管道。试验中连接导线采用铜导线，铜导线外包绝缘层。
进一步地，冲击雷电流的幅值为5kA，波形为2.6/50us。
本发明的有益效果是：本发明建立起1：1接地试验场地仿真计算模型，可基于仿真手段对由于测量回路的加入而导致的管道电位升测量结果误差进行修正，由此可得到可靠的试验结果。
附图说明
图1为本发明的消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法的流程图。
图2为本发明的冲击管道电位升模拟测量试验示意图。
图3为本发明的接地装置敷设示意图。
图4为本发明的无布线时仿真计算管道电位U1。
图5为本发明的有布线时仿真计算管道电位U2。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法作进一步的说明：
本发明实施例的消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、开展冲击管道电位升模拟测量试验的现场布置，在CDEGS中建立还原冲击接地试验场中接地装置的1：1仿真计算模型，冲击电流从接地装置注流极引下线处注入，仿真计算无布线时的管道电位U1。
冲击管道电位升模拟测量试验示意图如图2所示，按照该示意图开展现场试验布置，冲击电流发生器布置于距试验场地约40m的室内，冲击电流发生器高压端通过架空铜排引出连接接地网地上注流点，冲击电流沿接地装置及其周围土壤呈辐射状散流，并由圆环形回流极及其相连的回流铜排回流至冲击电流发生器的低压端。罗氏线圈缠绕于冲击电流发生器负极的回流铜排，通过示波器1测量冲击电流波形、幅值参数，分压器1两端分别连接地上注流点与冲击电流发生器接地端，通过示波器2测量注流点的电压U分压器1，分压器2一端连接注流点，另一端连接金属管道测量点，通过示波器3测量管道与注流点间的电位差U分压器2，管道电位实测值即为U分压器1与U分压器2相加。
其中，接地装置敷设示意图如图2和图3所示。在CDEGS中建立还原真实冲击接地试验场中接地装置的1:1布置模型，圆环形回流极作为试验场地，仿真计算中其直径为40m，回流极采用镀锌圆钢材料，直径为12mm，相对电阻率取10(相对于铜，电阻率1.75×10^-8Ω·m)，相对磁导率取1；所处土壤为均匀土壤层，其电阻率设为40Ω·m。接地装置为镀锌圆钢材料构成的杆塔接地物体，采用镀锌圆钢作为材料，镀锌圆钢材料直径为12mm，相对电阻率取10(相对于铜，电阻率1.75×10^-8Ω·m)，相对磁导率取1；如图3所示，接地装置采用方框加射线形式进行敷设，方框长度为4m，射线长度为5m，埋深0.6m，带金属接头的镀锌圆钢引下线有4根，长度0.7m，地上10cm处引下线接头采用铜带以水平十字交叉方式连接，注流点为十字交叉连接点处。雷电流的幅值选用选用5kA，取2.6/50us的雷电流波形。管道采用空心钢制管道，外径20mm，管道壁厚3mm，相对电阻率取10(相对于铜，电阻率1.75×10^-8Ω·m)，相对磁导率取1，管道埋深2m，与接地装置水平相距2m。分压器2高压端连接接地装置引下线，低压端连接管道，分压器采用阻值20kΩ的导体进行模拟。无布线仿真模型如图4所示，建立模型之后，通过利CDEGS软件中FFT、HIFREQ、IFFT等模块，仿真计算无导线布置时的管道电位U1。
S2、建立布置测量装置时的试验场仿真计算模型，仿真计算有布线时的管道电位U2，则布线时布线回路对管道电位干扰值Uinterference＝U2-U1。
建立添加试验场地中测量设备、导线等连接布置的仿真计算模型，试验中连接导线采用铜导线，外包绝缘层，在仿真中设为直径3mm的铜线，相对电导率、相对磁导率均取1，绝缘层设置为极高电阻率，厚度为0.5mm，仿真计算有布线时的管道电位U2，如图5所示，则此种布线形式下的布线回路对管道电位干扰值Uinterference为U2-U1。
S3、基于现场试验测得有布线时管道电位U3，得到管道真实电位Ureal＝U3-Uinterference。
基于现场试验测得的管道电位U3，则管道真实电位Ureal应该补偿上管道电位干扰值Uinterference，即管道真实电位Ureal＝U3-Uinterference。
本发明建立起1：1真型试验场地仿真计算模型，可基于仿真手段对由于测量回路的加入而导致的管道电位升测量结果误差进行修正，由此可得到可靠的试验结果。
本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、开展冲击管道电位升模拟测量试验的现场布置，在CDEGS中建立还原冲击接地试验场中接地装置的1：1仿真计算模型，冲击电流从接地装置注流极引下线处注入，仿真计算无布线时的管道电位U1；
S2、建立布置测量装置时的试验场仿真计算模型，仿真计算有布线时的管道电位U2，则布线时布线回路对管道电位干扰值Uinterference＝U2-U1；
S3、基于现场试验测得有布线时管道电位U3，得到管道真实电位Ureal＝U3-Uinterference。
2.根据权利要求1所述的消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法，其特征在于，仿真计算模型以圆环形回流极作为试验场地。
3.根据权利要求1所述的消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法，其特征在于，试验场土壤为均匀土壤层。
4.根据权利要求1所述的消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法，其特征在于，接地装置的材料为镀锌圆钢。
5.根据权利要求1所述的消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法，其特征在于，接地装置采用方框加射线形式进行敷设，带金属接头的引下线为4根，引下线的4个接头采用铜带进行水平十字交叉连接，注流点为十字交叉连接点处。
6.根据权利要求1所述的消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法，其特征在于，测量管道和注流点之间电压差的分压器的高压端连接接地装置引下线，低压端连接管道。
7.根据权利要求1所述的消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法，其特征在于，管道采用空心钢制管道。
8.根据权利要求1所述的消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法，其特征在于，试验中连接导线采用铜导线，铜导线外包绝缘层。
9.根据权利要求1所述的消除冲击试验中布线回路感应干扰电压的仿真计算方法，其特征在于，冲击电流的幅值为5kA，波形为2.6/50us。
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