[发明专利]一种不同温度下水平接地体防雷有效尺寸系数评估方法

说明书

一种不同温度下水平接地体防雷有效尺寸系数评估方法，根据评估方法，搭建水平接地体防雷有效尺寸系数温控试验装置；依据评估步骤，通过试验上位机设置试验热力学温度，并通过温控试验装置对水平接地体周围匀质土壤进行温度调节；通过瞬态电压生成装置往水平接地体中注入瞬态电压，并测量注入瞬态电压的波头时间；通过注入瞬态电压的波头时间与试验热力学温度，计算水平接地体的防雷有效尺寸系数并进行评估。本发明能有效模拟不同的土壤温度下瞬态电流沿着水平接地体的散流过程，并通过实时温度控制，提高了试验的精度，该方法能够对水平接地体防雷有效尺寸系数进行准确且有效地评估。

技术领域

本发明属于电力系统接地技术领域，特别是一种不同温度下水平接地体防雷有效尺寸系数评估方法。

背景技术

雷电是导致电力系统发生断电或电力系统设备损坏的最重要的原因之一。所以改进防雷装置和开发更精确的接地系统防雷性能预测方法是很有必要的，为此我们可以设计和使用不同配置的接地系统，以尽量减少电力设备损坏并保护人身安全，并通过将绝大部分短路电流或雷电电流引入到大地中来保证设备安全稳定运行及提高电气服务质量。

正如许多研究所证明的那样，在低频电流下，特别是在高电阻率土壤中，需要使用较长的接地体来实现较低的接地电阻。然而，在某些情况下，例如雷电流，大部分电流可能只通过部分接地体导入大地，因此，只有部分接地体在将雷电流导入大地中起到作用，这意味着接地体在雷电条件下具有防雷有效尺寸。当接地体尺寸超过该值，其防雷效果并不会随着尺寸增加而进一步增加。同时，因为接地体埋设在土壤中，其防雷有效尺寸系数也会与接地体周围土壤的温度密切相关。目前国内对不同温度下水平接地体防雷有效尺寸系数研究较少，所以迫切需要一种方法，计及接地极周围土壤温度影响，对不同温度下水平接地体防雷有效尺寸系数进行试验与评估，为电力系统的防雷设计、优化及改造提供参考。

发明内容

本发明的目的是提供一种不同温度下水平接地体防雷有效尺寸系数评估方法。

实现本发明目的的技术方案如下：

第一步：搭建水平接地体防雷有效尺寸系数温控试验装置，其包括试验上位机、电压信号线、温度信号线、瞬态电压注入线、温度传感连接线、温度调节连接线、注入电极接口、注入铜电极、水平接地体、试验土壤温度控制装置、匀质土壤、瞬态电压生成装置、一号温度传感器、二号温度传感器、三号温度传感器、四号温度传感器、一号温度调节装置、二号温度调节装置、三号温度调节装置、四号温度调节装置。

第二步：调节匀质土壤热力学温度；一号温度传感器、二号温度传感器、三号温度传感器和四号温度传感器通过温度传感连接线连接到试验土壤温度控制装置的传感端；一号温度调节装置、二号温度调节装置、三号温度调节装置和四号温度调节装置通过温度调节连接线连接到试验土壤温度控制装置的调节端；通过试验上位机设置试验热力学温度T，通过温度信号线传至试验土壤温度控制装置，试验土壤温度控制装置根据传感端信号生成调节端信号，调节土壤温度至试验热力学温度T。

第三步：往水平接地体中注入瞬态电压并记录注入瞬态电压的波头时间ΔT；通过试验上位机发出放电指令，指令通过电压信号线传输至瞬态电压生成装置，瞬态电压生成装置产生瞬态电压，通过瞬态电压注入线、注入电极接口和注入铜电极，最终注入至水平接地体中，同时利用瞬态电压生成装置记录注入瞬态电压的波头时间ΔT。

第四步：利用试验所测得的注入瞬态电压的波头时间ΔT与试验热力学温度T，计算水平接地体的防雷有效尺寸系数。

通过式(1)计算第一级有效评估参数f_T1：

f_T1＝1111.92-12.0101T·exp(0.00484T)-62.5322·exp(-0.00484T) (1)

式(1)中，T为试验热力学温度；exp为高等数学里以自然常数e为底的指数函数。