[发明专利]一种接地极冲击散流特性测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于接地装置的模拟试验技术领域，具体涉及一种接地装置的接地极冲击散流特性测量装置及方法。

背景技术

由于故障电流、操作电流或冲击雷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地数学表达式，从试验角度出发揭示接地装置的安全性能一直是接地性能研究的重要手段。通过模拟试验测量接地极的冲击散流特性能够全面地研究接地极的散流规律，科学地预测输电线路的防雷效果。

现有接地装置的接地极冲击散流特性的测量装置及方法，如申请号为201010166901.X的“冲击接地阻抗测量系统及其测量方法”专利，公开的测量系统包括：高压直流电源、高压脉冲电容、放电回路、高压充电开关、高压放电开关、与高压脉冲电容和放电回路串联的电阻分流器以及与放电回路中的参考接地电阻相连的水阻分压器。公开的测量方法是：首先闭合高压充电开关，断开运动球隙开关，给高压脉冲电容充电；当高压脉冲电容的电压达到预定值时，断开高压充电开关，闭合运动球隙开关，高压脉冲电容放电；利用采集到的冲击电压、冲击电流数据计算接地装置的冲击接地阻抗值。该专利的主要缺点是：①只能获得接地极的冲击接地阻抗值，不能获得接地极置的其他冲击特性，如冲击散流分布规律等；②由于运输及其他诸多条件的制约，模拟试验中冲击电流的幅值较小，不能较好的模拟实际雷电流通过接地装置向周围土壤散流时的土壤放电过程。因此不能获得接地装置全面、准确的冲击特性。又如申请号为201110136985.7的“接地装置的冲击特性模拟试验装置及方法”专利，公开的装置主要包括冲击电流发生器、半球形试验槽、模拟接地装置、穿芯式电流传感器、冲击电压分压器、宽频数字示波器以及同轴屏蔽电缆等，其中，冲击电流发生器主要由智能控制系统、调压器、升压变压器、脉冲电容器组、气动点火球隙、空气压缩机等组成。公开的方法是：利用本发明装置，先确定模拟试条件，连接试验回路，再进行冲击放电试验，最后进行数据计算处理等步骤，进行接地装置的冲击模拟试验。该专利的主要缺点是：①该发明能模拟实际雷电流通过接地装置向周围土壤流散时的土壤放电过程，但对冲击散流分布规律的测量时，需反复改变电流传感器的布置位置，操作复杂，测量效率较低；②该发明通过计算相邻两个测量点的轴向电流值之差获得每一小段接地导体的散流值，只能反映各小段接地极导体的散流情况，不能反映接地极泄漏电流在土壤中、尤其是不均匀土壤中的不同位置电流散流情况。

发明内容

本发明的目的是针对现有接地装置的接地极冲击散流特性测量装置及方法的不足，提供一种接地极冲击散流特性测量装置及方法，具有操作简便，测量效率高，测量结果准确，适用范围广等特点。

实现本发明目的的技术方案是：一种接地极冲击散流特性测量装置，主要包括冲击电流发生器、半球形试验槽、模拟接地极、电流传感器、高速数据采集卡、控制处理模块、显示模块等。所述冲击电流发生器主要包括：智能控制系统、调压器、升压变压器、硅堆、调波电阻、调波电感、脉冲电容器组、气动点火球隙、空气压缩机等。所述冲击电流发生器的输入端通过电缆线与220V市电连接，输出端与所述模拟接地极的电流注入点连接，其作用是产生幅值、波前时间、波尾时间都可调的冲击大电流，以便测量所述模拟接地极的冲击散流特性。本发明装置的特征是： 

所述半球形试验槽为材质为钢板的半球形壳体，所述半球形试验槽为直径为5～10m、壁厚为1～3mm的半球形，用来模拟电势为零的大地。在所述试验槽中水平分层铺装有岩石和砂子，并浇洒水份，所述岩石的粒径为10mm~100mm，所述砂子的粒径为0.05～1mm，通过调整砂石比例以及含水量改变土壤电阻率。所述的模拟接地极及所述的电流传感器，均埋设在所述半球形试验槽内的岩石和砂子中。