[發(fā)明專利]一種確定深層土壤等效土壤電阻率的方法

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• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106771616A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付龍海;劉敏;李義德;張海丹;何馳
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺職業(yè)學(xué)院
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02
• 代理公司: 北京世譽(yù)鑫誠專利代理事務(wù)所(普通合伙)11368
• 代理人: 郭官厚

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)安全評估技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種確定深層土壤等效土壤電阻率的方法。

背景技術(shù)

接地系統(tǒng)是保證發(fā)變電站安全運(yùn)行不可或缺的重要組成，其性能好壞直接影響到發(fā)變電站內(nèi)外人員、設(shè)備的安全和防護(hù)水平。目前，衡量接地系統(tǒng)性能的一個重要指標(biāo)是接地電阻值，在各類標(biāo)準(zhǔn)(如GB/T50065-2011“交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范”)中對接地電阻限值有著嚴(yán)格的明確要求。

影響接地系統(tǒng)接地電阻值的主要因素接地系統(tǒng)所在位置的土壤結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的土壤電阻率數(shù)值。先前，在進(jìn)行接地電阻計算時，設(shè)計者和研究者多按照均勻土壤結(jié)構(gòu)考慮，即大范圍內(nèi)土壤的電阻率均為相同。近年來，隨著大家的認(rèn)識和計算分析手段的提高，在進(jìn)行接地電阻計算和分析時多按照水平分層土壤結(jié)構(gòu)考慮。如圖1為典型的水平三層土壤結(jié)構(gòu)示意圖。現(xiàn)階段，對于深層區(qū)域的等效土壤電阻率值多按照獲得的表層土壤電阻率延伸至深層考慮，此方法存在了很大的不確定性，準(zhǔn)確度較低。

為了得到準(zhǔn)確的接地系統(tǒng)接地電阻值，就要獲得當(dāng)?shù)赝寥澜Y(jié)構(gòu)信息,即得到各層的土壤電阻率和各層的厚度。目前，獲得土壤結(jié)構(gòu)信息的主要方法包括WENNER四極法、取樣分析法(即通過深井獲取深層土壤土壤，然后至實驗室測量其土壤電阻率值，從而確定深層土壤結(jié)構(gòu)和電阻率值)等方式。對于表層或者不太深層的土壤區(qū)域來說，通過WENNER四極法或取樣分析法可以獲取該區(qū)域的等效土壤電阻率信息和數(shù)值。但是對于距離表層較遠(yuǎn)，即較深區(qū)域，如地表下100米及以下深層區(qū)域的土壤信息，由于測量現(xiàn)場地形、現(xiàn)場測量可用區(qū)域、設(shè)備可達(dá)深度、儀器測量功能、人工物力成本的限制，很難或者需要投入很大成本才能得到此區(qū)域的等效土壤電阻率信息。如，要獲得地下100米及以下區(qū)域的土壤信息，對于WENNER四極法，此時需要的側(cè)線長度約要接近1公里及以上；對于取樣法，需要取樣鉆機(jī)深入到地下100米及以下區(qū)域。

深層土壤的電阻率會直接影響到接地系統(tǒng)的接地電阻值以及故障電流的分布，如深層土壤其電阻率高，則接地系統(tǒng)的接地電阻值就大，故障電流就會主要在靠近表層的土壤散流；反之，則接地系統(tǒng)的接地電阻值就小，故障電流就會通過深層土壤散流。所以，確定深層土壤區(qū)域的電阻率值對于接地系統(tǒng)的設(shè)計以及安全性分析具有重要的意義。同時確定了某區(qū)域深層土壤電阻率信息后，對于此區(qū)域相關(guān)接地工程的設(shè)計和分析也可以提供理論依據(jù)和工程設(shè)計指導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種確定深層土壤等效土壤電阻率的方法。為相關(guān)接地系統(tǒng)的設(shè)計和分析提供準(zhǔn)確的深層土壤電阻率信息

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種確定深層土壤等效土壤電阻率的方法，包括以下步驟：

S1、現(xiàn)場測量部分；

現(xiàn)場測量部分分為已有接地系統(tǒng)接地電阻測量和當(dāng)?shù)赝寥离娮杪蕼y量兩部分。

S11、已有接地系統(tǒng)接地電阻測量；

在欲確定深層土壤等效土壤電阻率的區(qū)域，利用已建的接地系統(tǒng)(可為已有的建成接地系統(tǒng)或者為此次測量搭建的臨時接地系統(tǒng))，采用電壓降法進(jìn)行該接地系統(tǒng)的接地電阻值測量。通過測量得到的電壓極數(shù)值與注入電流的比值，確定該接地系統(tǒng)的接地電阻值，即為接地系統(tǒng)接地電阻測量值。

S12、現(xiàn)場土壤結(jié)構(gòu)測量；

在欲確定深層土壤等效土壤電阻率的區(qū)域，采用WENNER四極法或取樣分析法確定地表下100米以內(nèi)范圍內(nèi)的土壤結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的土壤電阻率數(shù)值。對于100米以下區(qū)域的土壤信息，不需要進(jìn)行現(xiàn)場測量，從而可以節(jié)省了大量的深層土壤測量成本并降低了測量難度。此測量獲得的結(jié)果可以作為地表下深度100米以上區(qū)域的土壤結(jié)構(gòu)和相應(yīng)土壤電阻率數(shù)據(jù)基準(zhǔn)。

S2、計算機(jī)模擬計算部分；

此部分采用計算機(jī)分析軟件進(jìn)行接地系統(tǒng)性能計算，并得到其接地電阻計算結(jié)果。具體包括以下子步驟：

S21、首先，按照現(xiàn)場實際情況，使用計算機(jī)分析軟件創(chuàng)建現(xiàn)場進(jìn)行測量的接地系統(tǒng)計算模型。模型中的接地系統(tǒng)埋深、導(dǎo)體型號和尺寸等按照現(xiàn)場實際情況考慮。