CN112821095A - 一种降低冲击接地阻抗的方法及非等径接地装置 - Google Patents

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    • G01R27/20—Measuring earth resistance; Measuring contact resistance, e.g. of earth connections, e.g. plates

Abstract

本发明涉及高压电技术领域，公开一种降低冲击接地阻抗的方法及非等径接地装置。本发明提供的降低冲击接地阻抗的方法，结合预设算法能够方便快捷地计算得出满足杆塔冲击接地阻抗要求的非等径接地装置的尺寸设计方案，提高非等径接地装置的设计效率。同时非等径接地装置的设计计算过程不受设计人员的主观影响，计算结果更准确可靠。本发明提供的非等径接地装置，能够有效降低杆塔的冲击接地阻抗，提高输电线路的安全性。相比于现有技术中的等径接地装置而言，本发明的非等径接地装置包括一体成型且同轴设置的第一导体、第二导体和第三导体，且第一导体、第二导体和第三导体的半径依次减小，能够节省接地装置加工制备的原材料，降低制造成本。

Description

一种降低冲击接地阻抗的方法及非等径接地装置
技术领域
本发明涉及高电压技术领域，尤其涉及一种降低冲击接地阻抗的方法及非等径接地装置。
背景技术
输电线路是电力系统的重要组成部分，雷击输电线路引起的故障是输电线路故障的首要原因。接地装置是杆塔雷电防护的重要设施，其散流性能直接影响杆塔的抗雷击能力。接地装置的冲击接地阻抗越低，意味着雷电流可以更容易地释放到大地，从而确保杆塔设备和人员的安全。因此，接地装置的冲击接地阻抗是输电线路防雷需要考虑的重要参数之一，降低接地装置冲击接地阻抗是改善杆塔防雷击效果，保护输电线路的最为有效的措施，对电力系统的安全运行起着十分重要的作用。
目前，在对杆塔的接地装置进行设计施工时，通常采用不断增加接地装置的接地极长度的方法来降低冲击接地阻抗，但是，由于雷电流的频率远高于电源频率，导致接地极的电感效应明显增强。受电感效应的影响，接地极中的冲击电流很难向末端流动，大部分的电流都会在注入点附近流入大地。因此，不断增加接地极的长度虽然能降低接地装置的工频接地阻抗，但是并不能有效地降低冲击接地阻抗。当不符合设计要求(即杆塔的冲击接地阻抗大于极限值)时，一般会根据经验加大接地极的半径和长度直至满足要求。这种根据经验设计和施工的方法显然不能够适应当前输电线路的投运和施工现状，存在很多缺点。比如接地极选取较小的半径和长度时，需要多次重复设计计算才能得出满足要求的设计方案，计算过程繁琐，效率低。若接地极直接选取较大的半径和长度时，虽然能很快得到设计方案，但该设计方案的接地极的半径和长度较大，因此加工所需的原材料增多，制造成本高。并且，现有的接地装置的设计主要依靠经验，缺乏理论支持，设计过程易受设计人员的主观影响。
发明内容
基于以上问题，本发明的一个目的在于提供一种降低冲击接地阻抗的方法，能够方便快捷地计算得出满足要求的非等径接地装置的尺寸设计方案，提高设计计算效率。
本发明的另一个目的在于提供一种降低冲击接地阻抗的非等径接地装置，能够有效降低杆塔的冲击接地阻抗，同时节省接地装置加工制备的原材料，降低制造成本。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，提供一种降低冲击接地阻抗的方法，包括以下步骤：
S1、获取杆塔所在地区的土壤参数，建立土壤模型，根据杆塔参数和非等径接地装置参数建立杆塔模型和非等径接地装置模型；
S2、基于土壤模型、杆塔模型和非等径接地装置模型，设定杆塔的冲击接地阻抗限值Zmax，并给定非等径接地装置模型的初始参数；
S3、根据预设算法获得非等径接地装置的M种尺寸组合方式，设x为非等径接地装置的第x种尺寸组合方式，其中1≤x≤M；
S4、获得第x冲击接地阻抗值Zx，并将获得的第x冲击接地阻抗值Zx与杆塔的冲击接地阻抗限值Zmax进行比较；
S5、当Zx小于等于Zmax时，第x冲击接地阻抗值Zx对应的非等径接地装置的第x尺寸组合方式即为目标结果；
当Zx大于Zmax时，将x加1并重新执行S4至S5步骤；
S6、依据目标结果的非等径接地装置的尺寸组合方式制作非等径接地装置测试样品；
S7、将非等径接地装置测试样品安装于杆塔上进行冲击接地阻抗测试试验，并将测试结果与普通接地装置的结果进行比较。
作为本发明的降低冲击接地阻抗的方法的优选方案，S4中获得第x冲击接地阻抗值的方法包括以下步骤：
H1、将非等径接地装置分成若干导体段，设导体段的数量为n；
H2、依据n段导体段对应产生的漏电流在第k段导体段的中点产生的电位，获得第k段导体段的轴向电流，其中1≤k≤n；
H3、根据基尔霍夫电流定律和第k段导体段的轴向电流，获得n段导体段产生的漏电流，即非等径接地装置的漏电流；
H4、依据非等径接地装置模型的初始参数以及非等径接地装置的漏电流获得非等径接地装置单位电流下的冲击电位升，以获得非等径接地装置的冲击接地阻抗。
作为本发明的降低冲击接地阻抗的方法的优选方案，通过电磁探测法获得杆塔所在地区的土壤参数。
作为本发明的降低冲击接地阻抗的方法的优选方案，第x冲击接地阻抗值对应于杆塔以及安装于杆塔上的非等径接地装置的整体。
作为本发明的降低冲击接地阻抗的方法的优选方案，非等径接地装置设置有多个，多个非等径接地装置均匀分布于杆塔的周向。
作为本发明的降低冲击接地阻抗的方法的优选方案，预设算法为遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法、神经网络算法或禁忌搜索算法。
第二方面，提供一种降低冲击接地阻抗的非等径接地装置，用于实施所述的降低冲击接地阻抗的方法，所述非等径接地装置包括一体成型且同轴设置的第一导体、第二导体和第三导体，所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体的半径依次减小，所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体的长度不同
作为本发明的降低冲击接地阻抗的非等径接地装置的优选方案，所述第一导体远离所述第二导体的一端与所述杆塔连接。
作为本发明的降低冲击接地阻抗的非等径接地装置的优选方案，所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体的半径分别为0.05m、0.03m和0.01m。
作为本发明的降低冲击接地阻抗的非等径接地装置的优选方案，所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体的长度分别为10m、8m和7m。
本发明的有益效果为：
本发明提供的降低冲击接地阻抗的方法，包括以下步骤：S1、获取杆塔所在地区的土壤参数，建立土壤模型，根据杆塔参数和非等径接地装置参数建立杆塔模型和非等径接地装置模型；S2、基于土壤模型、杆塔模型和非等径接地装置模型，设定杆塔的冲击接地阻抗限值Zmax，并给定非等径接地装置模型的初始参数；S3、根据预设算法获得非等径接地装置的M种尺寸组合方式，设x为非等径接地装置的第x种尺寸组合方式，其中1≤x≤M；S4、获得第x冲击接地阻抗值Zx，并将获得的第x冲击接地阻抗值Zx与杆塔的冲击接地阻抗限值Zmax进行比较；S5、当Zx小于等于Zmax时，第x冲击接地阻抗值Zx对应的非等径接地装置的第x尺寸组合方式即为目标结果；当Zx大于Zmax时，将x加1并重新执行S4至S5步骤；S6、依据目标结果的非等径接地装置的尺寸组合方式制作非等径接地装置测试样品；S7、将非等径接地装置测试样品安装于杆塔上进行冲击接地阻抗测试试验，并将测试结果与普通接地装置的结果进行比较。本发明提供的降低冲击接地阻抗的方法，结合预设算法能够方便快捷地计算得出满足杆塔冲击接地阻抗要求的非等径接地装置的尺寸设计方案，提高非等径接地装置的设计效率。同时，非等径接地装置的设计计算过程不受设计人员的主观影响，使计算结果更准确可靠。
本发明提供的降低冲击接地阻抗的非等径接地装置，相比于现有技术中不加装接地装置的杆塔而言，能够有效降低杆塔的冲击接地阻抗，提高输电线路的安全性。相比于现有技术中的等径接地装置而言，本发明的非等径接地装置包括一体成型且同轴设置的第一导体、第二导体和第三导体，且第一导体、第二导体和第三导体的半径依次减小，能够节省接地装置加工制备的原材料，降低制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施方式提供的降低冲击接地阻抗的方法的流程图；
图2是本发明具体实施方式提供的获得第x冲击接地阻抗值的方法的流程图；
图3是本发明具体实施方式提供的第k段导体段的电流示意图；
图4是本发明具体实施方式提供的n段导体段的局部连接示意图；
图5是本发明具体实施方式提供的n段导体段的局部连接电路图；
图6是本发明具体实施方式提供的降低冲击接地阻抗的方法的求解计算循环流程图；
图7是本发明具体实施方式提供的降低冲击接地阻抗的非等径接地装置的结构示意图；
图8是本发明具体实施方式提供的降低冲击接地阻抗的非等径接地装置加装于杆塔上的结构示意图；
图9是本发明具体实施方式提供的杆塔冲击接地阻抗试验实测获得的冲击电流波形图；
图10是本发明具体实施方式提供的杆塔冲击接地阻抗试验原有接地装置实测获得的冲击电压波形图；
图11是本发明具体实施方式提供的杆塔冲击接地阻抗试验非等径接地装置实测获得的冲击电压波形图；
图12是本发明具体实施方式提供的杆塔冲击接地阻抗试验等径接地装置实测获得的冲击电压波形图。
图中：
1-第一导体；2-第二导体；3-第三导体。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
如图1至图2所示，本实施例提供一种降低冲击接地阻抗的方法，包括以下步骤：
S1、获取杆塔所在地区的土壤参数，建立土壤模型，根据杆塔参数和非等径接地装置参数建立杆塔模型和非等径接地装置模型；
S2、基于土壤模型、杆塔模型和非等径接地装置模型，设定杆塔的冲击接地阻抗限值Zmax，并给定非等径接地装置模型的初始参数；
S3、根据预设算法获得非等径接地装置的M种尺寸组合方式，设x为非等径接地装置的第x种尺寸组合方式，其中1≤x≤M；
S4、获得第x冲击接地阻抗值Zx，并将获得的第x冲击接地阻抗值Zx与杆塔的冲击接地阻抗限值Zmax进行比较；
S5、当Zx小于等于Zmax时，第x冲击接地阻抗值Zx对应的非等径接地装置的第x尺寸组合方式即为目标结果；当Zx大于Zmax时，将x加1并重新执行S4至S5步骤；
S6、依据目标结果的非等径接地装置的尺寸组合方式制作非等径接地装置测试样品；
S7、将非等径接地装置测试样品安装于杆塔上进行冲击接地阻抗测试试验，并将测试结果与普通接地装置的结果进行比较。
可选地，在步骤S1中通过电磁探测法获得杆塔所在地区的土壤参数。具体地，土壤参数包括表层和深层土壤的电阻率分布。杆塔参数和非等径接地装置参数包括杆塔和非等径接地装置的材质和尺寸，以及非等径接地装置的埋地深度和入地电流。
在步骤S2中，杆塔的冲击接地阻抗限值Zmax为杆塔所允许的最大冲击接地阻抗值，只有杆塔的冲击接地阻抗小于等于Zmax时，才能够保证杆塔使用时的安全性，这里的最大冲击接地阻抗值可以是现有技术中设定的标准值，也可以是工作人员根据实际情况，综合考虑多种安全因素人为设定的最大值。非等径接地装置模型的初始参数包括非等径接地装置的材质和电阻率，依据非等径接地装置的材质、电阻率以及计算得到的非等径接地装置的泄漏电流，能够获得非等径接地装置在单位电流下的冲击电位升，即为非等径接地装置的冲击接地阻抗。
可选地，在步骤S3中，预设算法为遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法、神经网络算法或禁忌搜索算法。根据上述预设算法，获得不同尺寸组合方式的非等径接地装置，本实施例中，非等径接地装置分为三段，各段的半径分别为R1、R2、R3，长度分别为L1、L2、L3。在预设算法中可以设定半径R1、R2、R3变化的步长，以及长度L1、L2、L3变化的步长，从而得到非等径接地装置的多种尺寸组合方式，当设定的步长不同时，获得的尺寸组合方式的数量也不同，即M的值不同，其中M为任意的正整数。通过预设算法计算，操作者只需输入土壤参数、杆塔、非等径接地装置参数等，根据已知数据来建立模型，即可将非等径接地装置的尺寸设计过程交由计算机完成，有效提高了非等径接地装置的设计计算效率。
如图2所示，可选地，在步骤S4中获得第x冲击接地阻抗值的方法包括以下步骤：
H1、将非等径接地装置分成若干导体段，设导体段的数量为n；
H2、依据n段导体段对应产生的漏电流在第k段导体段的中点产生的电位，获得第k段导体段的轴向电流，其中1≤k≤n；
H3、根据基尔霍夫电流定律和第k段导体段的轴向电流，获得n段导体段产生的漏电流，即非等径接地装置的漏电流；
H4、依据非等径接地装置模型的初始参数以及非等径接地装置的漏电流获得非等径接地装置单位电流下的冲击电位升，以获得非等径接地装置的冲击接地阻抗。
具体地，本实施例采用数值计算的方法来求解杆塔及非等径接地装置的冲击接地阻抗，例如，通过CDEGS软件计算，其原理如下：
非等径接地装置可以看作是由一段段导体连接起来的埋地金属导体，由于埋地导体周围土壤中任一点的电位是由所有导体的泄漏电流共同产生的，因此，在计算杆塔的非等径接地装置的电位时，需要求出每段导体的漏电流分布。
首先将非等径接地装置分段，分段后的导体段越短，计算得到的漏电流分布及导体段的电位分布与实际情况越接近。同时，当分割得到的每一导体段足够小时，可以认为漏电流从这一导体段的中点集中流出。每一导体段都满足基尔霍夫电流定律：
Figure BDA0002885648210000101
如图3所示。
图3中
Figure BDA0002885648210000102
是该段导体段的漏电流，
Figure BDA0002885648210000103
是该段导体段的注入电流。以每一导体段的交点为一个局部计算中心，交点连接的导体段作为一个局部导体网络，建立局部导体电路图。局部导体的示意图如图4所示。依照图4建立局部导体的电路图如图5所示。图5中φ1、φ2、…、φk、…、φq是整个接地装置的导体网络中所有导体的漏电流在各段导体段中点上产生的电位，Z1-1、Z2-2、…、Zk-k、…、Zq-q分别为第1、2、…、k、…、q段导体段的起点到中点之间的自阻抗，R1-out、R2-out、…、Rk-out、…、Rq-out是第1、2、…、k、…、q段导体段包覆的绝缘层电阻。
图5中所有的电压源φ1、φ2、…、φk、…、φq都是漏电流
Figure BDA0002885648210000104
的函数，电路图中的电流是电压源和电阻的函数，所以电路图中的电流是漏电流和电阻的函数，电路图中的电流和对应每一导体段的漏电流满足基尔霍夫电流定律，每一导体段都可以得到一个只包含漏电流和电阻的方程。所有导体段的方程组合起来可以得到一个只含漏电流和电阻的方程组，求解这个方程组就可以求出所有导体段的漏电流分布。由于埋地导体周围土壤中任一点的电位是由所有导体的泄漏电流共同产生的，因此就可以求出漏电流的分布。再根据非等径接地装置的材质和电阻率参数以及计算得到的非等径接地装置的泄漏电流，得到非等径接地装置单位电流下的冲击电位升，就可以得出杆塔及非等径接地装置整体的冲击接地阻抗。上述计算方法也可参照专利CN105975768B中的详细介绍。
其中，在步骤H1中，非等径接地装置包括半径不等的三个导体，将每一个导体都分成若干导体段，n段导体段包括非等径接地装置每一个导体分成的若干导体段的总和。
在步骤S5中，结合预设算法，每获得一种非等径接地装置的尺寸组合方式，则对应通过数值方法计算该尺寸组合方式下的非等径接地装置的冲击接地阻抗，并将计算得到的冲击接地阻抗值Zx与Zmax进行比较，当判断得到Zx小于等于Zmax时，则Zx所对应的非等径接地装置的尺寸组合方式即为目标结果。当判断得到Zx大于Zmax时，则通过预设算法获得下一种非等径接地装置的尺寸组合方式，再重新执行S4至S5步骤，直至找到冲击接地阻抗值小于等于Zmax的非等径接地装置的尺寸组合方式，结束循环。如图6所示，给出了计算过程中循环判断的流程示意图。
在步骤S6中，依据目标结果的非等径接地装置的尺寸组合方式制作的非等径接地装置测试样品如图7所示，本实施例中，优选地，非等径接地装置由三段不同直径、不同长度的圆柱导体组成。
可选地，本实施例中，第x冲击接地阻抗值对应于杆塔以及安装于杆塔上的非等径接地装置的整体。即，在计算冲击接地阻抗时，是对整个杆塔和非等径接地装置的整体进行计算的，因此，当计算得到的第x冲击接地阻抗值小于杆塔的最大冲击接地阻抗值时，对应的第x种非等径接地装置的尺寸组合方式即满足要求，将该尺寸组合方式的非等径接地装置加装于杆塔上之后就能够满足输电线路的安全要求。
可选地，非等径接地装置设置有多个，多个非等径接地装置均匀分布于杆塔的周向。如图8所示，本实施例中，优选地，非等径接地装置设置有四个，四个非等径接地装置等间隔安装于杆塔的周向。
本实施例提供的降低冲击接地阻抗的方法，结合预设算法能够方便快捷地计算得出满足杆塔冲击接地阻抗要求的非等径接地装置的尺寸设计方案，提高非等径接地装置的设计效率。同时，非等径接地装置的设计计算过程不受设计人员的主观影响，使计算结果更准确可靠。
实施例二
如图7所示，本实施例提供了一种降低冲击接地阻抗的非等径接地装置，其中与实施例一相同或相应的零部件采用与实施例一相应的附图标记。为简便起见，仅描述实施例二与实施例一的区别点。
根据实施例一中降低冲击接地阻抗的方法，按照符合要求的非等径接地装置的尺寸组合方式，加工非等径接地装置的测试样品，并将测试样品安装于杆塔上，进行实地测试试验。在本实施例中，如图7所示，非等径接地装置包括一体成型且同轴设置的第一导体1、第二导体2和第三导体3，第一导体1、第二导体2和第三导体3的半径依次减小，第一导体1、第二导体2和第三导体3的长度不同。
可选地，第一导体1远离第二导体2的一端与杆塔连接。在安装非等径接地装置时，将半径最大的第一导体1与杆塔的底部连接，以进行测试试验。
本实施例中，可选地，第一导体1、第二导体2和第三导体3的半径分别为0.05m、0.03m和0.01m。在其他实施例中，由于杆塔的冲击接地阻抗限值Zmax的不同，因此得到的非等径接地装置的尺寸也会有所不同，这里不对第一导体1、第二导体2和第三导体3的半径作特别限定。
本实施例中，可选地，第一导体1、第二导体2和第三导体3的长度分别为10m、8m和7m。在其他实施例中，由于杆塔的冲击接地阻抗限值Zmax的不同，因此得到的非等径接地装置的尺寸也会有所不同，这里不对第一导体1、第二导体2和第三导体3的长度作特别限定。
本实施例提供的降低冲击接地阻抗的非等径接地装置，相比于现有技术中不加装接地装置的杆塔而言，能够有效降低杆塔的冲击接地阻抗，提高输电线路的安全性。相比于现有技术中的等径接地装置而言，本发明的非等径接地装置包括一体成型且同轴设置的第一导体1、第二导体2和第三导体3，且第一导体1、第二导体2和第三导体3的半径依次减小，能够节省接地装置加工制备的原材料，降低制造成本。同时，非等径接地装置相比于等径接地装置而言，质量更轻，搬运更方便，能够降低作业人员的劳动强度。
为了更直观地比较非等径接地装置与普通接地装置降低冲击接地阻抗的效果，下面给出将非等径接地装置和普通接地装置加装于杆塔上后，进行测试试验得到的对比结果。
示例一
选择某220kV输电线路的杆塔，进行实际测试试验，选取的测试杆塔如图8所示。首先对该杆塔的原有接地装置进行测试，在杆塔的原有接地装置引下线处通过冲击发生器注入峰值为2kA的冲击电流，然后，经测量获得杆塔原有接地装置的冲击电位升，其峰值为32.6kV。获得的冲击电流波形图如图9所示，冲击电压波形图如图10所示。因此，计算得到杆塔原有接地装置的冲击接地阻抗值为16.3Ω。
在杆塔原有接地装置上安装通过降低冲击接地阻抗方法获得的非等径接地装置，非等径接地装置的具体尺寸如表1所示。安装完成后，再在杆塔的接地装置引下线处通过冲击发生器注入与上述原有接地装置相同的峰值为2kA的冲击电流，然后测量获得杆塔加装非等径接地装置后的冲击电位升峰值为12.2kV。获得的冲击电压波形图如图11所示。因此，可以计算得出杆塔加装非等径接地装置后的冲击接地阻抗值为6.1Ω。表2给出的是在杆塔上加装非等径接地装置后和杆塔原有接地装置的实测结果对比表，从对比结果可以看出，与杆塔原有接地装置相比，在加装非等径接地装置后，杆塔的冲击接地阻抗明显降低。表明非等径接地装置能够对杆塔起到降低冲击接地阻抗的作用。
表1非等径接地装置的尺寸表
各段半径 各段长度
R1＝0.05m；R2＝0.03m；R3＝0.01m L1＝10m；L2＝8m；L3＝7m
表2非等径接地装置与原有接地装置的实测结果对比表
Figure BDA0002885648210000141
示例二
将加装在杆塔原有接地装置上的非等径接地装置，替换为与非等径接地装置材料相同的等径接地装置，材料均为圆钢，具体尺寸如表3所示。安装完成后，在杆塔的接地装置引下线处通过冲击发生器注入与非等径接地装置相同的冲击电流，其峰值为2kA。然后，测量获得加装等径接地装置后杆塔的冲击电位升峰值为12.1kV。冲击电压波形图如图12所示。因此，在杆塔上加装等径接地装置后的冲击接地阻抗为6.05Ω。
表3非等径接地装置与等径接地装置的尺寸表
Figure BDA0002885648210000142
Figure BDA0002885648210000151
表4给出的是在杆塔上加装等径接地装置后和加装非等径接地装置后的实测结果对比表，与加装非等径接地装置的冲击接地阻抗值大致相同，表明加装等径接地装置和加装非等径接地装置后，对杆塔降低冲击接地阻抗的效果相同，但相比于采用等径接地装置而言，采用非等径接地装置可以节省接地装置加工制备的原材料，从而降低制造成本，节约资源。
表4非等径接地装置与等径接地装置的实测结果对比表
Figure BDA0002885648210000152
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种降低冲击接地阻抗的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取杆塔所在地区的土壤参数，建立土壤模型，根据杆塔参数和非等径接地装置参数建立杆塔模型和非等径接地装置模型；
S2、基于土壤模型、杆塔模型和非等径接地装置模型，设定杆塔的冲击接地阻抗限值Zmax，并给定非等径接地装置模型的初始参数；
S3、根据预设算法获得非等径接地装置的M种尺寸组合方式，设x为非等径接地装置的第x种尺寸组合方式，其中1≤x≤M；
S4、获得第x冲击接地阻抗值Zx，并将获得的第x冲击接地阻抗值Zx与杆塔的冲击接地阻抗限值Zmax进行比较；
S5、当Zx小于等于Zmax时，第x冲击接地阻抗值Zx对应的非等径接地装置的第x尺寸组合方式即为目标结果；
当Zx大于Zmax时，将x加1并重新执行S4至S5步骤；
S6、依据目标结果的非等径接地装置的尺寸组合方式制作非等径接地装置测试样品；
S7、将非等径接地装置测试样品安装于杆塔上进行冲击接地阻抗测试试验，并将测试结果与普通接地装置的结果进行比较。
2.根据权利要求1所述的降低冲击接地阻抗的方法，其特征在于，S4中获得第x冲击接地阻抗值的方法包括以下步骤：
H1、将非等径接地装置分成若干导体段，设导体段的数量为n；
H2、依据n段导体段对应产生的漏电流在第k段导体段的中点产生的电位，获得第k段导体段的轴向电流，其中1≤k≤n；
H3、根据基尔霍夫电流定律和第k段导体段的轴向电流，获得n段导体段产生的漏电流，即非等径接地装置的漏电流；
H4、依据非等径接地装置模型的初始参数以及非等径接地装置的漏电流获得非等径接地装置单位电流下的冲击电位升，以获得非等径接地装置的冲击接地阻抗。
3.根据权利要求1所述的降低冲击接地阻抗的方法，其特征在于，通过电磁探测法获得杆塔所在地区的土壤参数。
4.根据权利要求1所述的降低冲击接地阻抗的方法，其特征在于，第x冲击接地阻抗值对应于杆塔以及安装于杆塔上的非等径接地装置的整体。
5.根据权利要求1所述的降低冲击接地阻抗的方法，其特征在于，非等径接地装置设置有多个，多个非等径接地装置均匀分布于杆塔的周向。
6.根据权利要求1所述的降低冲击接地阻抗的方法，其特征在于，预设算法为遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法、神经网络算法或禁忌搜索算法。
7.一种降低冲击接地阻抗的非等径接地装置，其特征在于，用于实施如权利要求1-6任一项所述的降低冲击接地阻抗的方法，所述非等径接地装置包括一体成型且同轴设置的第一导体(1)、第二导体(2)和第三导体(3)，所述第一导体(1)、所述第二导体(2)和所述第三导体(3)的半径依次减小，所述第一导体(1)、所述第二导体(2)和所述第三导体(3)的长度不同。
8.根据权利要求6所述的降低冲击接地阻抗的非等径接地装置，其特征在于，所述第一导体(1)远离所述第二导体(2)的一端与所述杆塔连接。
9.根据权利要求7所述的降低冲击接地阻抗的非等径接地装置，其特征在于，所述第一导体(1)、所述第二导体(2)和所述第三导体(3)的半径分别为0.05m、0.03m和0.01m。
10.根据权利要求9所述的降低冲击接地阻抗的非等径接地装置，其特征在于，所述第一导体(1)、所述第二导体(2)和所述第三导体(3)的长度分别为10m、8m和7m。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117592159A (zh) * 2023-11-27 2024-02-23 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院 一种用于降阻均压的导体接地装置的分析设计方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1358724A (en) * 1972-12-05 1974-07-03 Evans W D Earth rods and lightning conductors
US20110121844A1 (en) * 2009-11-24 2011-05-26 Fluke Corporation Method of measuring earth ground resistance of a pylon
CN102508937A (zh) * 2011-09-23 2012-06-20 四川电力科学研究院 接地体暂态建模方法
CN103293451A (zh) * 2013-05-24 2013-09-11 华南理工大学 一种高压输电线路杆塔接地装置防雷特性的评估方法
CN103605042A (zh) * 2013-08-27 2014-02-26 上海交通大学 基于自适应粒子群算法的接地网故障诊断方法
CN103901328A (zh) * 2014-03-26 2014-07-02 国家电网公司 一种适用于输电线路杆塔接地体雷电冲击特性的计算方法
CN204118421U (zh) * 2014-08-26 2015-01-21 国家电网公司 接地桩转接头
CN105486929A (zh) * 2014-09-19 2016-04-13 国家电网公司 一种考虑火花放电效应的冲击接地电阻计算方法
CN105974175A (zh) * 2016-04-29 2016-09-28 南方电网科学研究院有限责任公司 一种布置埋地管道局部接地点的方法及装置
CN105975768A (zh) * 2016-04-29 2016-09-28 南方电网科学研究院有限责任公司 一种布置埋地管道分段绝缘的方法及装置
CN106785508A (zh) * 2016-12-13 2017-05-31 深圳供电局有限公司 一种架空输电线路杆塔组合式接地网
CN109342822A (zh) * 2018-11-29 2019-02-15 国网福建省电力有限公司电力科学研究院 杆塔冲击接地电阻检测方法及装置
CN109507552A (zh) * 2018-11-29 2019-03-22 清华大学 基于塔顶反射波的杆塔冲击波阻抗检测方法及装置
CN209045787U (zh) * 2018-09-21 2019-06-28 国网山东省电力公司检修公司 一种间距可调型输电线路杆塔组合接地网用间隔组件

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1358724A (en) * 1972-12-05 1974-07-03 Evans W D Earth rods and lightning conductors
US20110121844A1 (en) * 2009-11-24 2011-05-26 Fluke Corporation Method of measuring earth ground resistance of a pylon
CN102508937A (zh) * 2011-09-23 2012-06-20 四川电力科学研究院 接地体暂态建模方法
CN103293451A (zh) * 2013-05-24 2013-09-11 华南理工大学 一种高压输电线路杆塔接地装置防雷特性的评估方法
CN103605042A (zh) * 2013-08-27 2014-02-26 上海交通大学 基于自适应粒子群算法的接地网故障诊断方法
CN103901328A (zh) * 2014-03-26 2014-07-02 国家电网公司 一种适用于输电线路杆塔接地体雷电冲击特性的计算方法
CN204118421U (zh) * 2014-08-26 2015-01-21 国家电网公司 接地桩转接头
CN105486929A (zh) * 2014-09-19 2016-04-13 国家电网公司 一种考虑火花放电效应的冲击接地电阻计算方法
CN105974175A (zh) * 2016-04-29 2016-09-28 南方电网科学研究院有限责任公司 一种布置埋地管道局部接地点的方法及装置
CN105975768A (zh) * 2016-04-29 2016-09-28 南方电网科学研究院有限责任公司 一种布置埋地管道分段绝缘的方法及装置
CN106785508A (zh) * 2016-12-13 2017-05-31 深圳供电局有限公司 一种架空输电线路杆塔组合式接地网
CN209045787U (zh) * 2018-09-21 2019-06-28 国网山东省电力公司检修公司 一种间距可调型输电线路杆塔组合接地网用间隔组件
CN109342822A (zh) * 2018-11-29 2019-02-15 国网福建省电力有限公司电力科学研究院 杆塔冲击接地电阻检测方法及装置
CN109507552A (zh) * 2018-11-29 2019-03-22 清华大学 基于塔顶反射波的杆塔冲击波阻抗检测方法及装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曹方圆等: "接地材料对杆塔接地装置冲击接地阻抗的影响", 《中国电力》 *
高延庆等: "接地网格的雷电冲击特性", 《电工技术杂志》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117592159A (zh) * 2023-11-27 2024-02-23 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院 一种用于降阻均压的导体接地装置的分析设计方法

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