[發明專利]一種適用于輸電線路桿塔接地體雷電沖擊特性的計算方法

在審

• 申請號: 201410117010.3
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103901328A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 路永玲;陶風波;劉洋;周志成
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;江蘇省電力公司;江蘇省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;汪慶朋

1.一種適用于輸電線路桿塔接地體雷電沖擊特性的計算方法，其特征在于，具體包括以下幾個步驟：

（1）將接地體在沖擊電流作用下的火花放電區域，細分為若干段不同大小的圓柱形；按照非均勻有損傳輸線理論，建立接地體基本電路模型，其中，R_0i、L_i、C_i和G_i分別為每段接地體自身電阻、電感、對地電容及對地電導；

單位長度接地體對地電導的計算

G0=2πρ(lnl22hr-0.61)]]>

其中，h為接地體埋地深度；ρ為接地體周圍的土壤電阻率；r為接地體半徑，當發生火花放電時可用包括火花區在內的等值半徑r_i代替；l為接地體長度；

（2）計算每一段圓柱形接地體在周圍土壤中發生臨界擊穿時的電流密度J_c為：

Jc=Ecρ=ii2πali]]>

其中：

E_c=241r⁰.²¹⁵

J_c為土壤臨界擊穿時的電流密度，E_c為土壤臨界擊穿場強，i_i為第i段的散流大小，l_i為第i段長度，a為接地體原始半徑；

（3）計算第i段接地體產生火花放電的臨界電流為：

ic=482000πaliρ0.785]]>

即當i_i<i_c時，不發生火花放電；反之，發生火花放電；

（4）當發生火花放電時，將其放電區域等效為良導體，則第i段火花放電的等效半徑為：

ri=ρii2πliEc]]>

式中，i_i隨著時間的變化而變化，所以等效半徑也隨著時間的變化而變化，每一段沖擊接地電阻自然隨時間變化；

（5）計算火花放電時每一段接地體的對地電阻為：

Ri=1Gi=1liG0=ρ(Inl22hri)-0.612πli=ρ2πli[(Inl2πliEcρhii)-0.61]=ρ2πli[(In241πl2liρ0.785hii)-0.61]=ρ2πli[In241πl2liρ0.785h-Inii-0.61]=ρ2πli(In241πl2liρ0.785h-0.61)-ρ2πliInii]]>

若令ρ2πli(In241πl2liρ0.785h-0.61),b=ρ2πli,]]>則：

R_i=1/G_i=a-bIn(i_i)

對地電導即為：

Gi=1a-bIn(ii)]]>

其中a，b均為大于0的待定系數；

從而，確定了每一段接地體在火花放電過程中，電流與對地電阻/對地電導之間的非線性關系，利用此關系可實現雷電沖擊特性的計算。

2.根據權利要求1所述的適用于輸電線路桿塔接地體雷電沖擊特性的計算方法，其特征在于，

步驟（1）中，接地體基本參數計算公式如下：

（1a）每段接地體自身電阻的計算

R0=12πrωμ2σ]]>

R_oi=R_o*l_i

式中，R_o為單位長度接地體自身電阻，σ為接地體本身電導率，μ為接地體的磁導率，ω為沖擊電流等效角頻率；

（2a）每段接地體電感的計算

L0=μ02π(ln2lr-1)]]>

L_i=L_o*l_i

式中，L_o為單位長度接地體電感，μ₀為真空磁導率；

（3a）每段接地體對地電容的計算

C₀=e₀e_rrG₀

C_i=C_o*l_i

式中，C_o為單位長度接地體對地電容，ε₀為真空介電常數，ε_r為土壤相對介電常數，ε₀ε_r即為填充在接地體周圍土壤的介電常數。