[发明专利]一种测试铜覆钢接地网设计合理性的方法

权利要求书

1.一种测试铜覆钢接地网设计合理性的方法，其特征在于，基于麦克 斯韦方程，建立在工频情况下的铜覆钢接地导体的内自阻抗模型；将铜覆 钢接地导体等效为同尺寸的导体，并使铜覆钢导体和等效导体的自阻抗相 等；其中，在工频情况下的铜覆钢接地导体的内自阻抗模型的建立方法如 下：

对铜覆钢导体，定义：内层钢的电阻率为ρ1，磁导率为μ1，半径为 r1，外层覆铜层的电阻率为ρ2，磁导率为μ2，外半径为r2，对二维细圆 柱导体，忽略其内部的位移电流，根据麦克斯韦方程：

▽×H＝J

▿×E=-∂B∂t]]>

在铜与钢交界面上，其边界条件为：

条件一：r＝0时，电流密度J为有限值；

条件二：r＝r1时，E＝ρJ连续，即E₁＝E₂；

条件三：r＝r1时，连续，即

基于交流条件，单位长度的铜覆钢导体的内阻抗Z_ac可用导体外表面单 位长度的压降除以导体中的总电流得到：

Zac=Rac+jXac=U·acI·ac=br22jPconj[A-FHC-IGA+IEHCB-FHD-IGB+IEHD]·ρ1ρ2ρ1π(r12-r22)+ρ2πr12]]>

上式中conj是共轭复数，R_ac为内自电阻，X_ac为内自电抗，b=ωμ2ρ2,A=J0(jbr2),B=jJ1(jbr2),C=H0(1)(jbr2),D=jH1(1)(jbr2),E=J0(jbr1),]]>F=J1(jbr1),G=H0(1)(jbr1)jH1(1)(jbr1),I=μ2ρ2μ1ρ2×J1(jar1)J0(jar1),P=1-[r1r2]2[1-ρ2ρ1],H=H1(1)(jbr1),]]>J₀和J₁分别是修正的第一类零阶和一阶贝赛尔函数；

具体包括以下步骤：

步骤1，计算工频接地参数时，在不改变导体尺寸和土壤参数时，由导 体的磁导率和电导率的变化引起的导体的内自阻抗的差异确定铜覆钢接地 网设计合理性；将铜覆钢接地导体等效为同尺寸的导体，并使铜覆钢导体 和等效导体的自阻抗相等；求解等效导体的电阻率和磁导率，即为铜覆钢 导体的等效电阻率和等效磁导率；

步骤2，在接地计算软件CDEGS中建立铜覆钢导体时，可采用同尺寸的 导体代替铜覆钢导体，该导体的电阻率和磁导率分别为铜覆钢导体的等效 电阻率和等效磁导率；利用接地计算软件CDEGS中MALZ建立铜覆钢接地网， 并进行接地参数计算；

步骤3，对铜覆钢接地网的评价应从接地导体，地电位升，网内电位差 和最大接触、跨步电位差四个方面进行，若上述四项中任一项不满足要求， 应对接地网初步设计予以审核，直到以上四项全部满足条件。

2.根据权利要求1所述的一种测试铜覆钢接地网设计合理性的方法， 其特征在于，所述步骤1中，当频率为工频时，取Bessel函数的一阶级数 近似，此时趋肤效应较小，则对半径为_r的等效导体，单位长度的轴向阻抗 Z_ac为

Zac=ρπr2+jωμ8π=Rac+jXac]]>

ω＝2πf      ，

Zac是一个复数，包括实部和虚部，实部即为Rac，虚部即为Xac，因 此可求得Zac直接得到Rac和Xac；

则等效电阻率ρ和等效磁导率μ分别为：

ρ=1σ=πr2Rac]]>

μ=8π·Xacω.]]>