[發明專利]基于雙極板結構的雷擊桿塔地中電流測評系統及方法

在審

• 申請號: 201710394073.7
• 申請日: 2017-05-28
• 公開（公告）號: CN107271758A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 王路伽;周利軍;郭蕾;蔡君懿;唐浩龍;何健;王朋成;梅誠;徐晗
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務所(普通合伙)51245
• 代理人: 張澎

技術領域

本發明涉及一種基于雙極板結構的雷擊桿塔地中電流測評系統。本發明還涉及一種應用上述系統對雷擊桿塔地中電流進行測量及對桿塔周邊安全范圍進行評估的方法。

背景技術

圍繞著我國的“西電東輸”戰略工程，為了滿足未來持續增長的電力需求，國家電網公司提出了加快建設由百萬伏級交流和正負800千伏級直流系統構成的特高壓電網的發展目標，也進一步加快了建設高電壓等級、遠距離、大容量的輸電線路工程。桿塔是輸電線路中必不可少的環節，桿塔接地網對于輸電系統的安全運行具有重要意義。在電力系統運行維護過程中，大多數輸變電線路事故都是由于雷擊輸電線路或桿塔而引起的跳閘現象所導致的的。桿塔接地網起著快速排泄故障電流、雷電流，降低桿塔電位，保證附近設備和人身安全的作用，是電力系統可靠運行的一個重要保證。

對于桿塔接地系統的設計要滿足國標規定的要求，即桿塔接地電阻需要小于國標的規定值。在保證接地系統良好的情況下，人們往往會忽視電流在地表的流動情況，不能及時測算地表的沖擊電流，往往會導致嚴重的后果。沖擊電流會影響地表的金屬管道，產生感應電動勢加快腐蝕等，甚至地表電流會通過變壓器等接地端流入變壓器或其他二次設備影響設備工作，造成嚴重的經濟損失。

目前對接地裝置沖擊散流特性的研究中，通常只能測得某一方向上的地中散流，測量其他方向的電流需要改變傳感器位置，操作過程復雜，測量效率低下，在具體實施過程中很不方便。因此，很有必要開發一套能對地中散流進行多方位測評的實驗系統。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于雙極板結構的雷擊桿塔地中電流測評系統，該系統能夠對桿塔沖擊電流地中散流進行測評，且對裝置放置方向無要求，布置方便。

本發明的技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種基于雙極板結構的雷擊桿塔地中電流測評系統，由沖擊電流發生模塊100的輸出分別與銅棒電極和接地網120構成回路；信號控制平臺210分別與沖擊電流發生模塊100和數據處理模塊220連接，圖形處理模塊230與數據處理模塊220連接；電流測量模塊240連接在信號控制平臺210與電流采集模塊之間，構成完整測評系統。沖擊電流發生模塊100的輸出并聯四個呈90度分度的銅棒電極；接地網120置于四個銅棒電極所圍范圍的幾何中心；四個雙極板電流采集模塊亦呈撐90度置于接地網四周。所述雙極板電流采集模塊由兩組金屬極板構成，兩組極板由絕緣桿呈直角支撐，每組極板由兩片方形金屬極板由絕緣柱支撐相對而立；對于每組極板，有一絕緣導線焊接于每片極板上方；雙極板電流采集模塊置于地表以下，極板所在平面與地平面垂直，且其放置角度任意。

進一步地，所述沖擊電流發生模塊輸出幅值可調的8/20us或10/350us兩種等級標準雷電流沖擊波。

本發明的另一目的是提供一種應用該系統對雷擊桿塔地中電流進行測評的方法。采用如上所述系統的雷擊桿塔地中電流測評方法，測評時將四套所述雙極板電流采集模塊均勻布置在與接地網中心距離為R的地中，測得電流數據可表示為矩陣根據下式計算得流經每套采集模塊的電流：

若不等式i_m≤i₀,(m＝1,2,3,4)恒成立，則認為以接地網中心為原點，R為半徑的范圍內均是安全范圍，其中i₀為參考安全電流。

所述的圖形處理模塊根據數據處理模塊所計算的數據繪出流經雙極板電流采集模塊的電流波形。

由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有以下優點：

1)能夠準確測得雷擊桿塔入地沖擊散流，且對電流采集模塊的放置方向無要求，可測得各方向的入地電流，布置方便；

2)主要的操作與控制在信號控制平臺完成，所計算得數據可在圖形處理模塊中顯示電流波形，方便對沖擊電流地中散流特性進行分析；

3)實驗裝置操作方便，安全可靠。

附圖說明

附圖1為本發明一種基于雙極板結構的雷擊桿塔地中電流測評系統原理圖；

附圖2為圖1中電流測量模塊部分結構放大示意圖；

附圖3為本發明中雙極板電流采集裝置結構示意圖。

附圖標記說明：