[發明專利]一種大型地網的交直流和沖擊特性模擬試驗裝置和方法

有效

• 申請號: 201210407125.7
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN102944771A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 楊迎建;董曉輝;王湘漢;童雪芳;戴敏;鄧長征;向念文;彭慶華
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

1.一種大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗裝置，主要包括矩形模擬槽，等值縮小的接地網模型，交、直流試驗電源，沖擊電流發生器及精確定位系統，其特征在于：

矩形模擬槽的槽內四壁和底部敷設有金屬網格，構成網狀回流電極，槽中注入液態介質，通過調整矩形模擬槽中液態介質的電阻率或改用不同的介質來模擬土壤電阻率的變化，通過改變網狀回流電極的金屬網格的稀疏程度來實現在均勻媒質中模擬多層媒質中接地網的電場分布；

接地網模型根據實驗目的和內容進行設計制作，通過改變接地網模型的尺寸和型式來模擬不同規模、不同型式的接地網，通過外加工頻、直流和沖擊試驗電壓，模擬不同接地網或不同土壤電阻率下流過工頻、直流和雷電沖擊電流的電位分布和電流分布；

精確定位系統由電控移動行車和全站儀組成；矩形模擬槽的兩個長邊鋪設有電控移動行車的軌道，在軌道之上安裝有電控移動行車的主梁，主梁可沿著軌道移動，在主梁下方安裝有電控移動行車的小車，小車可沿著主梁移動，小車上可承載兩名人員進行試驗操作，通過電控移動行車的控制系統的遙控器可控制主梁和小車的移動，小車可移動至矩形槽內任意位置；在小車上設置了可上下移動的滑桿，在滑桿下端布置了探針，全站儀可識別探針的坐標點，全站儀測量精度1mm；通過電控移動行車和全站儀協調工作，便于對矩形模擬槽內的任意點電位進行定點測量。

2.根據權利要求1所述的大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗裝置，其特征在于：矩形模擬槽長寬高分別為30m、27m、2.6m，位于地面以下部分高1.5m，位于地面以上部分高1.1m，由混凝土澆筑而成，底部和四壁采用防滲水處理，四壁厚度為0.5m，四壁的頂部采用鋼筋混凝土現澆寬度為1.0m的人行過道，便于試驗人員的操作。

3.根據權利要求1所述的大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗裝置，其特征在于：矩形模擬槽的四個內壁和底部敷設的金屬網格，為防腐和保證通流能力，選用方銅和裸銅線作為回流電極的主材，回流電極的型式和結構能夠根據不同的試驗要求進行變更和重組。

4.根據權利要求1所述的大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗裝置，其特征在于：在矩形模擬槽的一角裝設了進水管和出水管，配置了相應的閥門，便于隨時向槽內注入自來水和泄放出槽內液體，在槽內四角設置了數據色彩清晰的標尺，便于隨時掌握槽內液體深度，液體為透明狀時，后期可配置攝像機進行火花放電直接觀測。

5.根據權利要求1所述的大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗裝置，其特征在于：在矩形模擬槽中心放置了絕緣支撐骨架，材料為環氧樹脂，形狀為圓管式，接地網模型置于其上，兩者均容易移動，便于靈活調整接地網模型的放置位置。

6.根據權利要求1所述的大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗裝置，其特征在于：交、直流試驗電源輸出電壓可調范圍6V～800V，在負載較小的情況下可輸出的電流達300A，沖擊電流發生器有小容量和大容量的兩套，小容量沖擊電流發生器為60kV/10kJ一臺，大容量的沖擊電流發生器為1000kV/180kJ四臺，可根據實驗需求靈活提供各種波形的電壓、電流源。

7.根據權利要求1所述的大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗裝置，其特征在于：在矩形模擬槽四個角的節點處牽引出四根同樣長度的回流引線至電源接地端子排，導線經穿管后布置在水泥臺面下端，防止互相干擾以及風吹日曬引起老化，接頭采用螺栓方式，便于靈活改裝。

8.一種大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗方法，采用權利要求1所述的裝置，其特征在于，試驗方法步驟如下：

1）根據試驗目的研究試驗方案，制作接地網模型，提出施加電壓、電流大小，需要觀測的參量，以及要觀測的路徑和觀測點間距；

2）布線和儀器儀表接入，將電源兩端分別接在接地網電流注入點和回流極連接的接地端子排上，將與探針連接的電位線和回流極引線接在電壓表的兩端測量地表相對回流極點的電位，也可將一鐵釬接地棒嵌入矩形模擬槽附近的地下，將與該接地極相連接的導線作為電壓表的參考電位接口，測量地表相對無窮遠處零電位點的電位，注入電流可以直接通過交直流電源控制系統讀取，若需要測量其他回路的電流，可以將電流表串聯接入相應的回路或采用電流互感器和萬用表組合的方式測量；

3）試驗前基本參數測量，測量模擬槽內液體電阻率，利用全站儀確定電流注入點坐標作為基準點，各試驗人員之間采用無線對講機聯系；

5）啟動交直流電源，控制交直流電源升壓至需要的電壓、電流水平；

6）利用電控移動行車的遙控器控制小車沿著設計的觀測線對各觀測點進行依次測量和記錄；

7）分析試驗數據，繪制地表電位分布曲線。