[发明专利]一种获得冲击下接地体周围土壤电离放电起始场强的方法

说明书

本发明公开一种获得冲击下接地体周围土壤电离放电起始场强的方法，采用接地棒与圆筒形回流电极结构测试，通过测量接地棒与回流电极之间土壤的电阻随施加的冲击电压的变化曲线，使用变化曲线的斜率推导出电离放电的起始电压，并通过电磁场理论获得相应接地体周围土壤电离放电起始场强。由于通过接地棒与圆筒之间土壤的电阻变化获得冲击下接地体周围土壤电离放电起始场强，结果更客观；由于采用接地棒与圆筒结构测试，接地棒表面场强更均匀。本发明能够用于评估测量接地导体周围土壤放电特性，指导接地工程建设。

技术领域

本发明涉及高电压技术领域，特别涉及一种测量接地导体周围土壤电离放电起始场强的方法。

背景技术

在电力系统中为了工作和安全的需要，常需将电力系统及其电气设备的某些部分与大地相连接，这就是接地。电力系统接地就其目的来说可分为工作接地、防雷接地和保护接地三种。其中防雷接地是为了避免雷电的危害，避雷针、避雷线和避雷器等防雷设备都必须配以相应的接地装置以便把雷电流导入大地。

由于雷电流很大，通过接地装置集中散流入地时会在土壤中产生很高的电位梯度，超过土壤的耐受场强时，土壤中将会出现放电现象。土壤的放电将大大影响接地装置的雷电冲击特性，导致冲击接地电阻呈时变和频变混合的非线性变化，并进而影响避雷针、避雷线和避雷器的防雷特性。土壤中的放电首先是以电离放电的形式开始的。因此非常有必要研究接地棒周围土壤在冲击下的电离放电起始场强。

目前针对土壤的放电研究所用的放电间隙的形式主要为尖-板、尖-尖、球-球，而实际中接地体通常为棒状，因此缺乏线-板间隙的放电特性。由于线板间隙与尖-板、尖-尖、球-球间隙的完全不同，线-板间隙下在小电流下，土壤开始出现局部电离，随着电流的增加，电离区域逐步变大，当电流大到一定值后，土壤出现电弧放电。由于电离放电的逐步发展的，不是突然变化，不易观测到，需要开发土壤电离放电起始场强测量方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种获得冲击下接地体周围土壤电离放电起始场强的方法，用于评估测量接地导体周围土壤放电特性，指导接地工程建设。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种获得冲击下接地体周围土壤电离放电起始场强的方法，基于一种用于观测接地棒周围土壤冲击放电特性的装置，所述装置包括回流电极和被试接地棒；回流电极采用同轴金属圆筒结构，回流电极，分三段：两端是对称布置的均压段，中间直线段为测试段；均压段包括依次连接的均压环、四分之一圆弧段和均压直线段；均压直线段与测试段之间通过绝缘圆筒隔开；回流电极轴心放置被试接地棒，被试接地棒与回流电极之间填充土壤；均压段和测试段各通过一条接地线相互连接，最后通过接地线接地；雷电冲击发生器高压输出端接在被试接地棒上，低压输出端接在回流电极的接地线上；

所述一种获得冲击下接地体周围土壤电离放电起始场强的方法，具体包括以下步骤：

1)、采用同轴金属圆筒结构回流电极，轴心放置被测接地棒，回流电极内放入土壤；

2)、回流电极竖直放置于绝缘，绝缘台中部钻孔，供被试接地棒穿过；

3)、雷电冲击发生器的高压端接在被试接地棒上；

4)、雷电冲击发生器的低压端接在接地线上；

5)、采用冲击分压器测量被试接地棒与同轴回流电极间的电位差，并用示波器读取时域波形；

6)、测量雷电冲击发生器输出的冲击电流，并用示波器读取时域波形；

7)、将雷电冲击发生器的充电电压逐步增加，依次测量相应充电电压下步骤5)、6)中的电压、电流；

8)、被试接地棒、回流电极和土壤组成的同轴圆柱型结构的冲击电阻Rim为电压峰值U_max与电流峰值I_max之比：