[发明专利]垂直分层土壤中不同湿度土壤电阻非线性的试验方法

说明书

垂直分层土壤中不同湿度土壤电阻非线性的试验方法，包括搭建垂直分层土壤中不同湿度土壤电阻非线性的试验系统，系统土壤箱内壁设置有滴灌装置，左、右侧壁设置有左、右铜电极；冲击电流发生器连接到分压器的高压端，分压器的高压端连接到左铜电极；右铜电极连接到冲击电流发生器的接地端；还包括绝缘隔板，当绝缘隔板插入土壤箱时，将土壤箱从下至上分割为多个空间；填充土壤并控制含水量；测量土壤样品在当前含水量百分占比H时的电压与电流；评估土壤电阻非线性特性；测评不同湿度下的土壤电阻非线性特性。本发明对土壤进行垂直分层，能有效模拟接地系统周围土壤垂直分层工况，对垂直分层土壤电阻非线性特性进行准确评价。

技术领域

本发明属于电力系统接地技术领域，具体涉及垂直分层土壤中不同湿度土壤电阻非线性的试验方法。

背景技术

输电线路杆塔在遭受雷击时，因杆塔接地电阻的存在，塔身上会产生很高的电位，过高的电位将引起杆塔对输电线路的反击，进而造成输电线短路，降低电力系统的稳定性以及可靠性。输电线路杆塔接地装置的主要功能是当塔顶或避雷线遭受雷击时，有效地将雷电流泄入大地，因此流过接地装置的电流主要是雷电冲击电流。由于雷电流幅值较大，易使接地体周围土壤发生局部击穿，增大了土壤电导，使土壤电阻率下降，另外当土壤中因散流而产生的电场强度超过土壤的临界击穿场强时,接地体周围土壤中就会发生类似空气击穿一样的火花放电过程。土壤火花放电会明显降低接地体上各点电位及接地体各点之间的电位差，对于降低输电线路杆塔塔顶电位以及发、变电站接地网上的暂态电位升有较明显的效果。

由此可见，输配电杆塔接地装置雷电冲击特性的研究对智能电网中建立先进可靠的输配电网络和供电系统，完善电网安全保障和防御体系具有重要意义。

由于输电线路杆塔接地极埋于土壤中，其冲击特性与接地体周围土壤的冲击特性密切相关。目前国内对土壤电阻非线性特性的研究，主要通过计算机仿真来模拟土壤的动态电离过程以及火花放电现象，而土壤在冲击电流下的电阻非线性特性受到很多因素的影响，比如：冲击电流幅值、土壤成分与结构、土壤密度、水分含量、温度、外界电场强度等，这些因素导致土壤在高频大冲击电流作用时其非线性特性变得更加复杂，其中土壤水分含量往往很大程度影响土壤非线性特性，对整个接地系统冲击暂态特性影响巨大。

发明内容

为了准确的估算土壤非线性特性，迫切需要一类智能测控装置对土壤电阻非线性进行分析试验，并综合考虑土壤湿度、土壤垂直分层的影响，用以评估输配电系统的安全性。本发明的目的是提供垂直分层土壤中不同湿度土壤电阻非线性的试验方法，准确地建立接地体在冲击电流作用下的暂态计算模型，为有效地设计接地装置提供理论支持。

实现本发明目的的技术方案如下：

第一步：搭建垂直分层土壤中不同湿度土壤电阻非线性的试验系统，包括土壤箱(06)；土壤箱(06)上壁设置有滴灌装置(09)；土壤箱(06)左侧壁设置有左铜电极(05)，以及控制左铜电极(05)横向移动的操纵机构(04)；土壤箱(06)右侧壁还设置有右铜电极(07)；左铜电极(05)和右铜电极(07)均为圆形，竖直放置；土壤箱的左上部、右上部、左下部和右下部还分别设置有第一湿度传感器(01a)、第二湿度传感器(01b)、第三湿度传感器(01c)和第四湿度传感器(01d)，

其中第一湿度传感器(01a)、第二湿度传感器(01b)、第三湿度传感器(01c)和第四湿度传感器(01d)分别连接到水分分析仪(14)的输入端，水分分析仪(14)的输出端分别连接到数字控制器(15)和上位机(18)；数字控制器(15)连接到滴灌装置(09)；