[发明专利]用于观测接地棒周围土壤三维放电形貌的装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于观测接地棒周围土壤三维放电形貌的装置及方法，其中，用于观测接地棒周围土壤三维放电形貌的装置包括绝缘台、金属圆柱筒、接地棒、土壤、X光胶片和雷电冲击发生器；金属圆柱筒垂直地设置在绝缘台的上表面上；接地棒垂直地穿过绝缘台，接地棒位于金属圆柱筒内且与金属圆柱筒同轴，接地棒的上端伸出金属圆柱筒的上端；土壤填充于金属圆柱筒内；多个X光胶片沿接地棒的轴向间隔开且垂直地套设于接地棒上并埋设于土壤中；雷电冲击发生器的高压端用于与接地棒的上端电连接，雷电冲击发生器的低压端用于与金属圆柱筒电连接。本发明能够避免影响电流在土壤中的流散路径，实现接地棒周围土壤真实的三维放电形貌捕捉，结构简单。

技术领域

本发明涉及高压电技术领域，尤其是涉及一种用于观测接地棒周围土壤三维放电形貌的装置及方法。

背景技术

我国每年遭受雷击频繁，雷击带来的危害巨大。接地是雷电防护的关键措施。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，通过接地装置集中流散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。土壤的放电会大大影响接地装置的雷电冲击特性，导致冲击接地电阻呈随时间的非线性变化，进而影响避雷针、避雷线和避雷器的防雷特性。因此非常有必要研究接地棒周围土壤冲击放电特性。

目前针对土壤的放电研究存在如下问题：

1、目前主要研究工频下土壤的放电特性，缺乏雷击暂态下土壤放电特性的研究；

2、目前放电间隙的形式主要为尖-板、尖-尖、球-球，而实际情况中接地棒通常为棒状，因此需要研究放电间隙的形式为线-板的情况下的土壤放电特性；

3、虽然采用在土壤中接地棒附近埋设X光胶片可以捕捉到接地棒周围土壤放电的形貌，但由于X光胶片与接地棒并行且贴近布置，X光胶片会阻碍土壤中电流的流散路径，导致接地棒周围的放电与实际差异较大；

4、重庆大学采用在空间X光相机拍照的方式观测土壤放电，但由于X光衰减非常快，这种方式只能拍到放电主通道的强烈放电，无法观测到主通道形成之前后的放电分支。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于观测接地棒周围土壤三维放电形貌的装置，能够避免影响电流在土壤中的流散路径，实现接地棒周围土壤真实的三维放电形貌捕捉，结构简单，设置方便。

根据本发明第一方面实施例的用于观测接地棒周围土壤三维放电形貌的装置，包括：

绝缘台；

金属圆柱筒，所述金属圆柱筒两端敞开，所述金属圆柱筒垂直地设置在所述绝缘台的上表面上；

接地棒，所述接地棒垂直地穿过所述绝缘台，所述接地棒位于所述金属圆柱筒内且与所述金属圆柱筒同轴，所述接地棒的上端伸出所述金属圆柱筒的上端；

土壤，所述土壤填充于所述金属圆柱筒内；

多个X光胶片，多个所述X光胶片沿所述接地棒的轴向间隔开且垂直地套设于所述接地棒上并埋设于所述土壤中；

雷电冲击发生器，所述雷电冲击发生器的高压端用于与所述接地棒的上端电连接，所述雷电冲击发生器的低压端用于与所述金属圆柱筒电连接。

根据本发明第一方面实施例的用于观测接地棒周围土壤三维放电形貌的装置，具有如下优点：第一、由于X光胶片和雷电流通过接地棒流入土壤中的电流路径均垂直于接地棒，X光胶片和土壤中的电流走向一致，避免X光胶片阻碍土壤中电流流散路径，从而能够观测到真实的土壤放电地貌；第二、多个X光胶片沿接地棒的轴向间隔开且垂直套设在接地棒上，从而可以捕捉土壤中放电沿接地棒上的分布，能够实现接地棒周围土壤三维放电形貌捕捉；第三，本发明第一方面实施例的用于观测接地棒周围土壤三维放电形貌的装置结构简单，便于设置。