[发明专利]一种跨步电压及接触电压模拟实验装置及方法

权利要求书

1.一种跨步电压及接触电压模拟实验装置，其特征在于，该装置包括：电源模块、跨步电压及接触电压模拟模块、测量模块；其中：

电源模块，包括交流电源(1)、单相调压器(2)；交流电源(1)输出端通过单相调压器(2)与跨步电压及接触电压模拟模块相连，通过调节单相调压器(2)改变注入跨步电压及接触电压模拟模块的电流大小；

跨步电压及接触电压模拟模块，包括电流接地引下线(5)、模拟土壤(6)；交流电源(1)的输出电流经过单相调压器(2)调节后，通过电流接地引下线(5)将电流接入模拟土壤(6)；

测量模块，包括人体模型(9)以及设置在人体模型(9)内的测量系统；人体模型(9)置于模拟土壤(6)上，通过调整人体模型(9)的两脚间距和双手位置，与体内的测量系统配合，实现对跨步电压、接触电压以及流过人体电流的测量；

跨步电压及接触电压模拟模块为箱体结构，还包括：高电位电极(3)、零电位电极(4)、实验装置外壳(7)、实验装置面板(8)；其中：

实验装置外壳(7)与实验装置面板(8)之间通过可转动开合的销轴连接，当箱体结构开启时，实验装置面板(8)水平放置，实验装置外壳(7)与实验装置面板(8)之间相互垂直；电流接地引下线(5)为长方形导带结构；模拟土壤(6)为半圆形结构，其圆心位置设置有半圆形电极，圆周上设置有半圆形的金属电极，模拟土壤(6)设置在实验装置面板(8)的面上；电流接地引下线(5)垂直设置在模拟土壤(6)的半圆形的圆形位置，电流接地引下线(5)一端与模拟土壤(6)的半圆形电极相连，另一端与实验装置外壳(7)的边缘相连；高电位电极(3)设置在电流接地引下线(5)的顶端；零电位电极(4)为半圆环形，设置在模拟土壤(6)的半圆形的金属电极上。

2.根据权利要求1所述的跨步电压及接触电压模拟实验装置，其特征在于，电流引下线(5)为长方形导带结构，由电阻率为100～500Ωm的自制导电胶制成。

3.根据权利要求1所述的跨步电压及接触电压模拟实验装置，其特征在于，模拟土壤(6)由电阻率为500～1500Ωm的导电胶制成。

4.根据权利要求1所述的跨步电压及接触电压模拟实验装置，其特征在于，人体模型(9)的双脚脚底上设置有磁性鞋垫(10)，用于固定人体并作为测量电极。

5.根据权利要求4所述的跨步电压及接触电压模拟实验装置，其特征在于，设置在人体模型(9)内的测量系统包括：腿部模拟电阻(11)、胳膊及上体模拟电阻(12)、电压表及转换开关(13)、毫安表及转换开关(14)、信号线(15)；其中：

腿部模拟电阻(11)、胳膊及上体模拟电阻(12)分别用于模拟人体腿部、胳膊以及上体躯干的电阻，电压表及转换开关(13)、毫安表及转换开关(14)安装在人体模型(9)的胸腔内，通过信号线(15)与磁性鞋垫(10)、腿部模拟电阻(11)、胳膊及上体模拟电阻(12)相互连接，用于对跨步电压、接触电压以及流过人体电流进行测量。

6.一种跨步电压及接触电压模拟实验方法，采用权利要求1所述的跨步电压及接触电压模拟实验装置，其特征在于,包括以下步骤：

步骤1、开启实验装置外壳与实验装置面板，将实验装置面板处于水平位置，将电流引下线的高电位电极连接单相调压器的高电位端，将模拟土壤的零电位电极连接单相调压器的低电位端；

步骤2、若测量跨步电压，则将人体模型站立于模拟土壤上，调整两脚间距及方向，并将转换开关置于电压表的电压测量引线上；若测量流经人体的电流，则将转换开关置于毫安表的电流引线上；

步骤3、将交流电源接到220V电源，调节单相调压器，改变注入模拟土壤的电流；

步骤4、改变步长及人手接触电流引下线的位置，由电压表测量跨步电压或接触电压，由毫安表测量流过人体的电流。

7.根据权利要求6所述的跨步电压及接触电压模拟实验方法，其特征在于，该方法通过缩比技术对装置进行设置，其具体方法为：

建立自然条件下雷击输电线路杆塔的计算模型，采用三维电磁场的数值仿真方法，仿真计算雷电流在大地土壤听分布规律，计算沿土壤表面的电位分布特点及跨步电压分布特点；然后，根据实际人体与模拟人体比关系，确定模拟土壤电阻率的大小，使雷电流与模拟电流之比、实际人体与模拟人的步长之比、实际跨步电压与模拟跨步电压之比等保持不变，提高模拟实验的准确性。