[發(fā)明專利]一種適用于復(fù)雜環(huán)境區(qū)域的螺旋接地極尺寸參數(shù)設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910333227.0
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110119544B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘翀;趙東;涂雪松;王舒琴;劉鐵;夏新運(yùn);陳彥焰;秦榮兵;諸學(xué)政;胡祖?zhèn)?/a>;鄭子豪;劉兵
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)安徽省電力有限公司馬鞍山供電公司;安徽華電工程咨詢設(shè)計有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 合肥國和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34131
• 代理人: 張祥騫

本發(fā)明涉及一種適用于復(fù)雜環(huán)境區(qū)域的螺旋接地極尺寸參數(shù)設(shè)計方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比解決了尚無針對螺旋接地極尺寸設(shè)計方法的缺陷。本發(fā)明包括以下步驟：設(shè)定接地極有限元計算方法；復(fù)雜環(huán)境區(qū)域土壤電阻率的測量；測量接地電阻；螺旋接地極長度的設(shè)計；螺旋接地極半徑的設(shè)計；螺旋接地極螺距的設(shè)計。本發(fā)明提出了螺旋接地極的具體尺寸參數(shù)設(shè)計方法，通過合理的參數(shù)設(shè)計，可保證螺旋接地極在軸向布極空間受限、電阻率較高的等復(fù)雜土壤環(huán)境下具有良好的接地性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及螺旋接地極技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種適用于復(fù)雜環(huán)境區(qū)域的螺旋接地極尺寸參數(shù)設(shè)計方法。

背景技術(shù)

在我國輸電網(wǎng)絡(luò)的接地系統(tǒng)中，常見的接地極敷設(shè)方式為水平敷設(shè)和垂直敷設(shè)，但這兩種敷設(shè)方式為達(dá)到預(yù)期的散流效果存在敷設(shè)距離遠(yuǎn)或埋設(shè)深度大的缺點，易受管道、公路、地質(zhì)等不定因素的制約，導(dǎo)致接地電阻增大，影響輸電線路的正常運(yùn)行。

目前接地結(jié)構(gòu)的研究主要集中在不同的復(fù)雜地形區(qū)域?qū)拥貥O進(jìn)行不同的敷設(shè)方式，如在土壤電阻率ρ≤100的潮濕地區(qū)以及有運(yùn)行經(jīng)驗的地區(qū)，可利用鐵塔和鋼筋混凝土基礎(chǔ)自然接地，當(dāng)桿塔基礎(chǔ)采用柔性基礎(chǔ)或灌注樁基礎(chǔ)時，應(yīng)充分利用基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)架作為自然接地體；在居民區(qū)、水田及其他水平接地體敷設(shè)受限制的地區(qū)，接地裝置宜圍繞桿塔基礎(chǔ)敷設(shè)成閉合環(huán)形，當(dāng)采用閉合環(huán)形接地裝置接地電阻無法滿足要求或接地開挖受限時，可用閉合環(huán)形接地裝置+垂直接地極；在范圍更廣的區(qū)域，接地裝置采用若干根總長度不超過500m的放射形接地極或采用連續(xù)伸長接地極串聯(lián)或并聯(lián)；在地勢較陡的西部地區(qū)，很難尋找面積較大(適于埋設(shè)接地極)的平面，接地裝置采用若干根銅棒、鋼棒、角鋼作為接地極，垂直打入地面。

以上常規(guī)的敷設(shè)方式都存在相應(yīng)的缺點，自然接地極存在電流溢散難以達(dá)到預(yù)期要求的問題；閉合環(huán)形接地裝置埋設(shè)深度較深，適用范圍局限；水平接地極敷設(shè)長度較長，增加了施工難度和成本；垂直接地極則存在電流散流不均勻，土壤溫升過高的問題。

螺旋形接地極敷設(shè)方式基于擴(kuò)大軸向空間接地極與土壤接觸面積、有效減少軸向布極距離的思想，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。接地極和引下線采取180度連接方式，有助于入地電流的過渡，能夠有效減少接地電阻的阻值，可以在復(fù)雜土壤環(huán)境下達(dá)到電流溢散效果最大化的目的，具有埋設(shè)深度較淺、埋設(shè)長度較短、電流溢散均勻等優(yōu)點。

但是，螺旋接地極作為一種新型接地結(jié)構(gòu)形式，其具體參數(shù)如接地極長度、半徑、螺距并不是隨意設(shè)計，應(yīng)當(dāng)根據(jù)輸電網(wǎng)絡(luò)接地系統(tǒng)的設(shè)計要求進(jìn)行對應(yīng)計算設(shè)計。因此，如何提出針對于螺旋接地極的尺寸參數(shù)的設(shè)計方法已經(jīng)成為急需解決的技術(shù)問題

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中尚無針對螺旋接地極尺寸設(shè)計方法的缺陷，提供一種適用于復(fù)雜環(huán)境區(qū)域的螺旋接地極尺寸參數(shù)設(shè)計方法來解決上述問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種適用于復(fù)雜環(huán)境區(qū)域的螺旋接地極尺寸參數(shù)設(shè)計方法，包括以下步驟：

設(shè)定接地極有限元計算方法：設(shè)定接地極有限元計算方法，以實現(xiàn)通過接地極有限元計算方法求得任意結(jié)構(gòu)參數(shù)接地極的表面電位；

復(fù)雜環(huán)境區(qū)域土壤電阻率的測量：利用四極法通過土壤間接測量土壤電阻率；

測量接地電阻：利用三極法測量接地體的接地阻值；

螺旋接地極長度的設(shè)計：根據(jù)有限元數(shù)值計算方法分析并設(shè)計軸向布極空間小于10m時的螺旋接地極的敷設(shè)長度；

螺旋接地極半徑的設(shè)計：根據(jù)接地電阻值分析并設(shè)計螺旋接地極半徑尺寸；

螺旋接地極螺距的設(shè)計：根據(jù)接地電阻值分析并設(shè)計螺旋接地極螺距。

所述設(shè)定接地極有限元計算方法包括以下步驟：

將接地極近似為一組點電流源，電位函數(shù)滿足微分方程