一种基于冲击大电流下的冲击接地阻抗现场测量方法

摘要

本发明公开了一种基于冲击大电流下的冲击接地阻抗的现场测量方法，该方法包括对电流极的布线、冲击电流发生器的布线、注入点电压信号的测量布线和注入点电流信号的测量布线。本发明提供的技术方案可以真实反映冲击电流在土壤中散流的特性，可以实现阻抗在大冲击电流下冲击接地特性的实测，准确测量冲击接地阻抗，有助于掌握接地体的冲击特性，指导和检验工程防雷的设计、施工和运行，提高工程整体安全性和可靠性，具有可操作性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻抗测量方法，具体涉及一种基于冲击大电流下的冲击接地阻抗现场测量方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，输配电线路和电气化铁路供电系统的规模越来越大、结构越来越复杂，加之近年来气候环境变化异常、雷电活动日益频繁，因此十分关注雷击对系统安全的危及。输配电和铁路等领域不断加强或重视防雷工作，并投入了大量的人力和财力开展防雷技术和措施的研究。但防雷安全仍然没有得到彻底解决，无论在技术还是经济性上都存在较大不足，防雷措施针对性不强，仍处在单一、粗放的状况。随着特高压电网和的高速电气化铁路开始步入高速发展时期，电压等级和杆塔高度的提高以及系统规模的进一步扩大、结构的更加复杂化。可以预见，防雷技术的相对滞后和经济的快速发展之间的矛盾必须尽快解决。

由此，输配电和铁路等领域的防雷工作已在保障输配电网和铁路系统的安全运行中具有十分重要的地位，所以如何减少雷害事故成为系统安全稳定运行的一项重要内容。

实际运行统计结果表明，影响系统耐雷安全水平的因素中，改善其冲击接地特性是减少雷击事故，提高安全运行可靠性的有效方法。目前在输配电工程的设计和施工中，降阻措施主要为采用伸长接地体、增加射线根数等措施，但这些降阻措施对于降低冲击接地电阻的效果往往不得而知；而在铁路工程设计和施工中，往往没有将冲击接地特性考虑进去，自然接地体的冲击接地特性是否满足防雷设计的要求让人忐忑不安。因此，有必要掌握其冲击接地特性以检验工程防雷的安全性的相关数据，结合工频电阻结果分析提出冲击系数，为降低冲击接地阻抗的工程设计和施工提供及时、科学、可靠、准确的依据。

由于冲击电流经接地装置泄流时产生的时变电场的复杂性，很难从理论上推导出比较精确的数学表达式，所以只能从现场测量的角度来揭示接地装置的冲击特性。一般采用高压脉冲方法测量的冲击接地电阻与真实雷电冲击状况相差较大，因此测量杆塔的冲击接地电阻不能反映实际工程情况下得到的结果。所以，需尽量还原工程实际环境的实际结果，以准确掌握其冲击特性。但是现场实测受诸如需具备大功率的冲击电流流发生 器和大的实测场地，需要投入大量的人力物力等条件的限制，所以国内外学者的研究多是理论研究，难于现场实测。

因此需在上述试验仿真研究和实测应用的基础上提出一种阻抗实测装置以实现阻抗在大冲击电流下的现场准确测量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于冲击大电流下的冲击接地阻抗的现场测量方法，测量装置包括接地装置、冲击电流发生器、罗氏线圈、分压器、示波器和电流极；所述测量方法包括以下步骤：

a，电流极的布线：以所述接地装置为圆心的圆路径上均匀布置所述电流极，用编织铜线将所述电流极相连并接至所述冲击电流发生器本体底座；

b，冲击电流发生器的布线：从所述冲击电流发生器的高压端引出编织铜线作为电流引线，并将其接到所述接地装置的测量注入点处；

c,，注入点电压信号的测量布线：在所述接地装置的测量注入点处引出悬空的电压引线，并接至所述分压器处以获取注入点处的冲击电压信号；

d，注入点电流信号的测量布线：在所述电流极的汇流环处通过罗氏线圈接入所述示波器，所述示波器的另一端用短电缆接至所述分压器。

优选地，所述电流极根数不少于8根。

优选地，所述电流极的初始布置位置与所述接地装置的边缘之间的距离为5m。

优选地，所述冲击电流发生器为可移动的。

优选地，所述冲击电流发生器、所述罗氏线圈和所述示波器均与底面绝缘。

优选地，所述冲击电流发生器、所述示波器均为独立供电。

优选地，所述电流极的汇流线在所述分压器处断开。

优选地，所述电压引线与电流引线在空间的夹角应不小于90°。

本发明的有益效果为：

本发明基于大电流冲击试验研究结果和数值仿真研究结果，提出了一种基于冲击大电流的冲击接地阻抗的现场测量方法，通过该测量方法能较真实的反映雷电流在土壤中的分布情况，可准确测量接地体的冲击接地阻抗。实测结果可检验接地体的设计是否满足防雷接地要求，并通过对某种类型接地体的冲击实测，得出其冲击系数曲线，日后在现场测量中仅测量其工频接地电阻，结合已有冲击系数曲线，就可计算得出其冲击接地 阻抗，有助于掌握接地体的冲击特性，指导和检验工程防雷的设计、施工和运行，提高工程整体安全性和可靠性，具有可操作性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明基于冲击大电流的冲击接地阻抗的现场测量装置的接线示意图；

图2为本发明图1中的电流电压测量回路夹角对测量结果的影响图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

为了彻底了解本发明实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

参照图1，图1为本发明基于冲击大电流的冲击接地阻抗的现场测量装置的接线示意图。图中所示测量装置包括接地装置、移动冲击电流发生器、罗氏线圈、分压器、示波器和电流极组成；所述测量方法包括以下步骤：

a，电流极的布线：以所述接地装置为圆心的圆路径均匀布置所述电流极，再用编织铜线将所述电流极相连，最后接至所述冲击电流发生器本体的底座；这种冲击电流回收的布置方式能较真实的反映雷电流在土壤中的散流分布情况，因此从实际情况下保证了测量结果的准确性。在电流极布置过程中应当注意以下细节：

1)电流极需均匀分布，且根数应尽可能多，具体根数可以在现场通过改变电流极根数时的测量结果进行对比确定。建议电流极根数至少为8根。

2)必须要保证电流极与接地装置足够的距离，使得在冲击大电流下二者之间的土壤有近零电位区域。为找到电流极的合适的布置距离，可改变电流极圆的半径，将在不同半径下的测量结果进行比较，相邻三种半径下的冲击接地阻抗相差为10％以内，即可选取半径最大的位置为电流极的布置位置。与工频电流不同，冲击电流在土壤中的衰减很快，因此建议电流极的初始布置位置与接地装置的边缘相距5m。

3)为增加冲击电流的回收效果，应尽量减小电流极处的电阻，包括适当增加电流极直径与入土深度、夯实电流极处土壤以改善其与电流极的接触效果、泼(盐)水润湿电流极处土壤等措施。

b，冲击电流发生器的布线：从所述冲击电流发生器的高压端引出一根编织铜线作为电流引线，接到所述接地装置的测量注入点处；本接线方法要求具备可移动的大电流冲击电流发生器，冲击电流发生器应放置于电流极的圆路径的外围并与之保持一定距离。冲击电流发生器在放置中应与地面绝缘，可用绝缘支柱等进行与地面的隔离。冲击电流发生器本体需要供电，因此在现场需要发电机等供电装置。为避免在实测中大冲击电流引起的过电压对供电系统(发电机等)造成危害，必须在供电系统与冲击电流发生器之间串接一个隔离变压器。隔离变压器与发电机应尽量远离电流极，且须对地绝缘隔离放置，并进行远端零电位接地。在电流引线布置过程中，需注意与地面、电流极或周边杂草等物体具备一定绝缘距离，以避免在实测过程中引线对地面或其他物体之间造成闪络击穿。

c,，注入点电压信号的测量布线：在所述接地装置的测量注入点处引出一根悬空的电压引线，接至所述分压器处以获取注入点处的冲击电压信号。为减小电流极线对分压器电缆测量信号的耦合，可以将电流极汇流线在分压器处断开，如附图1所示。为减小电流引线对分压器电压引线信号的耦合，电压引线与电流引线在空间的夹角应不小于90°，如附图2所示。

d，注入点电流信号的测量布线：在所述电流极的汇流环处通过罗氏线圈接入所述示波器，在所述示波器的另一端通过短电缆接至所述分压器。图中用一带电池独立供电的示波器-短电缆-罗氏线圈，作为一个独立测量单元对注入点的电流信号进行测量。布线过程中需注意，该独立测量单元需要对地绝缘，也在测量电流极汇流环处的电流测量可替代注入点处的冲击电流，如附图1所示，两者在幅值和波形上比较的测量结果相差都不大。

此外，测量过程中，测量人员及测量操控仪器均必须进行对地绝缘处理，且仪器需要独立供电，不允许与冲击本体和发电机有任何电气连接。

通过上述测量方法能较真实的反映雷电流在土壤中的分布情况，可准确测量接地体的冲击接地阻抗。实测结果可检验接地体的设计是否满足防雷接地要求，并通过对某种类型接地体的冲击实测，得出其冲击系数曲线，日后在现场测量中仅测量其工频接地电阻，结合已有冲击系数曲线，就可计算得出其冲击接地阻抗，有助于掌握接地体的冲击特性，指导和检验工程防雷的设计、施工和运行，提高工程整体安全性和可靠性，具有可操作性。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。