[发明专利]一种评估新型接地材料性能的试验方法

摘要

本发明属电力系统接地材料领域，涉及一种评估新型接地材料性能的试验方法,本发明提出了新型接地材料的评估性能指标，并提出了针对各项评估指标的试验方法，具体是通过电阻率和磁导率测量试验；热稳定系数测量试验；冲击大电流试验；耐腐蚀性能试验来评估材料的性能，需要同时符合上述试验的标准才是合格的产品，本发明弥补了当前规程并无评估新型接地材料性能的试验方法，能够对铜覆钢、纳米复合材料、锌镁合金钢（铜），以及一些石墨类的新型接地材料开展相关评估试验，从而为新型接地材料的选择和使用提供指导。

主权项

一种评估新型接地材料性能的试验方法，其特征在于，包括针对新型接地材料的电阻率和磁导率，热稳定系数，耐受冲击大电流能力和耐腐蚀性能的测试，具体方法如下：测试试验一：电阻率和磁导率测量试验；将被测新型接地材料接入交流阻抗分析仪；根据测量电路，测得的阻抗包含内自阻抗和外自感；内自阻抗Zi＝Ri+jXi，外自感Ze＝jwLe，角频率w＝2πf，其中f为测量频率，Ri为内电阻，Xi为内电抗，Le为外自感；在低频时；内阻抗主要表现为内电阻，当频率逐渐增加时，内电抗逐渐接近内电阻；其中，Hc、Hp、Lp、Lc是仪器上的四个端子，Hc，Lc是提供电流的两端，Hp、Lp是测量材料电压的两端；低频限定为接近直流情况，限定为10Hz以下；在高频时，任意取被测新型接地材料的一个测量点(f，Z0)，Z0为测量阻抗，此时内电阻Ri0与内电抗Xi0相当，因此外部电感Le=Im(Z0)-Xi02πf0≈Im(Z0)-Ri02πf0=Im(Z0)-Re(Z0)2πf0;]]>高频限定为10kHz及以上；测得的交流阻抗分别减去外自感，分别得到相应频率的内自阻抗；而对单位长度的圆柱导体的内自阻抗Z可表示为：Z=jωμc2πrjωμcσcJ0(rjωμcσc)J1(rjωμcσc)]]>式中μc和σc分别是导体的磁导率和电导率，r是圆柱导体的半径，J0和J1分别是修正的第一类零阶和一阶贝赛尔函数；即可测得新型接地材料在不同频率下的磁导率和电阻率；测试试验二：热稳定系数测量试验；通过工频大电流实验平台产生工频电流，并将被测新型接地材料串接一个罗氏线圈，并接示波器后接入工频大电流平台；设定大电流作用时间t，当新型接地材料样品的截面积为S0时，逐渐提高工频大电流幅值，直至样品烧毁，得到此时工频大电流有效值为I0；即新型材料的热稳定系数：c′=I0tS′]]>改变新型接地材料的截面积，重复n次上述试验，若当截面积为Sn时，热稳定系数为cn，即得到该新型接地材料的热稳定系数为c=1nΣ1ncn]]>测试试验三：冲击大电流试验；使用冲击电流发生器获得8/20μs的标准冲击电流，并将被测新型接地材料一端接一罗氏线圈后接入冲击电流发生器一端，被测新型接地材料另一端接到冲击电流发生器另一端；利用罗氏线圈得到冲击电流幅值；当新型接地材料样品的截面积为S1时，逐渐增大冲击电流幅值，直至样品烧毁，得到此时冲击电流幅值为I1；定义k1为耐受冲击电流能力系数，即为每平方米的新型接地材料耐受冲击电流能力，则k1＝I1/S1改变新型接地材料的截面积，重复N次上述试验，若当截面积为SN时，新型接地材料的耐受冲击电流能力为kN，即得到该新型接地材料的耐受冲击电流能力系数为k=1NΣ1NkN]]>测试试验四：耐腐蚀性能试验；将被测新型接地材料，参比电极插入土壤中，并将盛放土壤的容器和辅助电极放入电解池中，将电解池置于25℃恒温水浴锅中，待腐蚀体系稳定后测试土壤自腐蚀电位，采用恒电位法在自腐蚀电位的±100mV范围内扫描极化曲线，速度为1mV/s，即可得到新型接地材料的极化曲线；极化曲线方程式可表示为：I=Icorr[exp(E-Ecorrβa)-exp(-E-Ecorrβk)]]]>E为腐蚀金属电极的电位，I为外极化电流，Ecorr为自腐蚀电位，Icorr为自腐蚀电流密度，βa、βk为阳极和阴极过程的金属阳极溶解的自然对数塔菲尔斜率和去极化剂还原的自然对数塔菲尔斜率；通过量化自腐蚀电流密度Icorr来判定新型接地材料耐腐蚀能力，腐蚀电流密度Icorr越大，则材料腐蚀越严重。