[發明專利]一種水平分層土壤下接地裝置最大經濟尺寸系數評估方法

有效

• 申請號: 202010985356.0
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112083252B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 周利軍;胡琛;吳統帥
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 武漢聚信匯智知識產權代理有限公司 42258
• 代理人: 馬尚偉

一種水平分層土壤下接地裝置最大經濟尺寸系數評估方法，根據評估方法，搭建水平分層土壤下接地裝置最大經濟尺寸系數試驗裝置；依據評估步驟，通過瞬態電壓發生器向試驗接地裝置加注瞬態電壓，并測量記錄瞬態電壓波頭時間；通過瞬態電壓波頭時間與試驗接地裝置所處的土壤環境，計算水平分層土壤下接地裝置的最大經濟尺寸系數并進行評估；本發明能精準模擬在處于水平分層土壤環境下，接地裝置受到雷擊時，瞬態電流沿著接地裝置流入大地的這一暫態過程，且試驗裝置能準確有效地測量記錄瞬態電壓波頭時間，此方法能夠對水平分層土壤下接地裝置最大經濟尺寸系數進行準確且有效地評估。

技術領域

本發明屬于電力系統接地技術領域，特別是一種水平分層土壤下接地裝置最大經濟尺寸系數評估方法。

背景技術

在我國，由于絕大部分地區地處溫帶或亞熱帶，故雷暴天氣較為頻繁。電力系統的架空輸電線路絕大多數都位于野外，為了滿足線路對地的安全距離，架空輸電線路桿塔設計時都比較高，基本在周圍環境中處在制高點，甚至有一部分桿塔坐落在山頂或者是山脊處，所以極其容易受到雷擊。為了減少線路雷擊跳閘事故的發生，對其進行雷電防護是很有必要的，較常見的方法是通過設計不同型式的接地裝置，利用接地裝置將大多數雷電電流導入大地中來保證線路安全穩定運行及提高電氣服務質量。

接地裝置在工頻下的狀態是很好理解的，其詳細的設計程序被廣泛接受。然而，在雷擊期間，接地裝置的性能可能會大不相同，絕大多數雷電流可能只通過少部分接地裝置流入大地，接地裝置只有一部分是在整個散流過程中起到主要作用，其余的部分影響較小，這意味著接地裝置對于阻礙雷電流這一作用具有最大經濟尺寸，超過這一尺寸數值后它會嚴重降低雷電防護的經濟效率。盡管在這方面已經做了大量的工作，但是對于如何將現有知識應用于接地裝置的設計以獲得更好的高頻和動態性能，仍然沒有達成共識。同時，因為接地裝置埋在土壤中，其最大經濟尺寸系數也會與接地裝置周圍土壤環境例如電阻率、土壤分層及表層土壤深度密切相關。所以迫切需要一種方法，考慮接地裝置周圍土壤環境影響，對水平分層土壤下接地裝置最大經濟尺寸系數進行試驗與評估，為架空輸電線路接地裝置的雷電防護提供參考。

發明內容

本發明的目的是提供一種水平分層土壤下接地裝置最大經濟尺寸系數評估方法。

實現本發明目的的技術方案如下：

第一步：搭建水平分層土壤下接地裝置最大經濟尺寸系數試驗裝置，其包括上位機、信號控制線、瞬態電壓發生器、高壓電纜、表層土壤、深層土壤、試驗接地裝置、拆分式電極、電纜注入接頭。

第二步：向試驗接地裝置加注瞬態電壓并測量瞬態電壓波頭時間ΔT；通過上位機發出放電信號，其通過信號控制線傳輸至瞬態電壓發生器，瞬態電壓發生器生成瞬態電壓，經高壓電纜、電纜注入接頭、拆分式電極，最終注入至試驗接地裝置中。

第三步：利用所測得的瞬態電壓波頭時間ΔT與試驗接地裝置所在土壤環境，計算水平分層土壤下接地裝置的最大經濟尺寸系數。

通過式(1)計算評估因數一F₁：

式(1)中，ΔT為瞬態電壓的波頭時間；ρ₁為表層土壤的電阻率；exp為以自然常數e為底的指數函數。

通過式(2)與式(3)計算評估因數二F₂：

F₂＝0.687177K²－0.293573K⁴－0.009261·In(26.22|K|) (3)

式(2)中，K為土壤反射系數；ρ₂為深層土壤的電阻率。

通過式(4)計算評估因數三F₃：