CN108020725A - 一种不同土壤酸碱度影响下的地网冲击接地电阻测量方法 - Google Patents

一种不同土壤酸碱度影响下的地网冲击接地电阻测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种不同土壤酸碱度影响下的地网冲击接地电阻测量方法，该方法各步骤分别为：1)调研被测杆塔接地网情况，2)根据现场工况搭建杆塔地网附近土壤酸碱度测试***，3)选点检测被测接地网周围土壤酸碱度分布情况，4)计算得到每个测量点的数据对整体冲击接地电阻影响权重，5)根据测试点酸碱度数据，计算得到杆塔地网在考虑地网酸碱度分布的冲击接地电阻。本发明依据实际工况，能够有效准确计算得到不同酸碱度下地网冲击接地电阻的情况，通过对冲击接地电阻的计算可以有效判断杆塔在遭受雷击时线路运行状态；测试平台易于布置，简单有效，适用于不同工况。

Description

一种不同土壤酸碱度影响下的地网冲击接地电阻测量方法
技术领域
本发明涉及电力***防雷与接地领域，更具体地，涉及一种不同土壤酸碱度影响下的地网冲击接地电阻测量方法。
背景技术
输电***中杆塔的安全运行和其防雷特性关系十分密切，杆塔接地装置的冲击特性将直接影响其防雷效果。杆塔接地装置的冲击特性主要指雷电流通过接地装置向周围大地散流的特征，在此暂态过程中，接地装置的冲击接地电阻和暂态地电位通常会升高，雷击时的塔顶电位由输电线路杆塔接地装置的冲击接地电阻决定，从而将影响线路绝缘子串所受的过电压及反击闪络概率。发电厂和变电站接地网的冲击接地电阻过大将产生较大的暂态地电位升，严重时还将威胁设备和人员的安全。因此，为了保证电力***安全可靠运行以及相关设备、人员的安全，就要求电力***具有良好的接地冲击特性，准确评估及有效改善接地装置的冲击特性就成为了相关研究人员不断追求的目标。
现有研究表明，接地网周围土壤酸碱度的变化对电力***冲击接地电阻产生直接影响。如果能准确评估土壤酸碱度变化时接地装置的冲击接地电阻值，就能在不同土壤酸碱度环境下有效改善接地冲击特性，减少反击事故的发生，保证电力***的安全稳定运行。本发明紧紧贴合智能测控方向，开发一套对既有杆塔周围土壤酸碱度检测和计算酸碱度分布对冲击接地电阻影响的***和相应计算方法，从而也能够促进电网高效施工，促进智能电网的快速搭建。本发明装置可实时测量接地网周围土壤的酸碱度分布，并通过大量的实验、仿真及相应的理论推导得出冲击接地电阻的计算方法和计算公式，可实时准确地评估冲击接地电阻值，为有效改善接地装置的冲击特性提供必要的数据。
发明内容
本发明提供一种实时准确的不同土壤酸碱度影响下的地网冲击接地电阻测量方法。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：
一种不同土壤酸碱度影响下的地网冲击接地电阻测量方法，包括以下步骤：
S1：现场试点调研；
S2：选取测量点并装配组合实验装置；
S3：测量点的区域划分和权重分配；
S4：信号处理器进行参数修正；
S5：计算得出冲击接地电阻。
进一步地，所述步骤S1的过程是：
对接地网相关物理量进行测量，测得杆塔附近土壤电阻率为ρ，接地网截面积为S1，接地网四边围成的矩形面积为S2，接地网埋深为H，接地网最长边长度为L1，以及雷电冲击电流为Im。
进一步地，所述步骤S2的过程是：
在接地网上选取九个点作为测量点，其中接地网的四个顶角分别为1,2,3,4点；接地网上下边中点分别为5,6点；接地网左右边中点分别为7,8点；接地网中心点为9点，PH传感器埋深均为0.8H，每个传感器均测量对应点的PH值，将采集到的数据通过信号传输线传入PH采集模块，该装置对数据进行汇总分析，能够得到九个测试点的实时PH值xi，其中i＝0,1,····,9，PH采集模块通过同轴电缆将各个PH值输入信号分析处理器中，信号处理器再通过同轴电缆连接到终端上位机。
进一步地，所述步骤S3的过程是：
测量点1,2,3,4的PH值和电阻率变化在误差允许范围内可视为相同；测量点5,6在误差允许范围内可视为相同；测量点7,8在误差允许范围内可视为相同；9点单独作为一个测量点，得出1,2,3,4点分别占整体电阻权重为：
5,6点共同所占权重为：
7,8点共同所占权重为：
w3＝-0.00022125*S2^1.2+0.0015655*S2^0.9+0.15635；
9点所占权重为：
w4＝-1.665*S2 0.1751+log(S2 0.4477+S2 0.8+4.931)。
进一步地，所述步骤S4的过程是：
计算得到雷电流的修正系数为：
接地网面积修正系数为：
土壤电阻率修正系数为：
进一步地，所述步骤S5的过程是：
令
冲击接地电阻为：
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明公开一种不同土壤酸碱度影响下的地网冲击接地电阻测量方法，该方法各步骤分别为：1)调研被测杆塔接地网情况，2)根据现场工况搭建杆塔地网附近土壤酸碱度测试***，3)选点检测被测接地网周围土壤酸碱度分布情况，4)计算得到每个测量点的数据对整体冲击接地电阻影响权重，5)根据测试点酸碱度数据，计算得到杆塔地网在考虑地网酸碱度分布的冲击接地电阻。本发明依据实际工况，能够有效准确计算得到不同酸碱度下地网冲击接地电阻的情况，通过对冲击接地电阻的计算可以有效判断杆塔在遭受雷击时线路运行状态；测试平台易于布置，简单有效，适用于不同工况。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明中地网信息和水分测试点分布图；
图3为本发明方法所搭载的***。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种不同土壤酸碱度影响下的地网冲击接地电阻测量方法，包括以下步骤：
第一步：现场试点调研
选择杆塔附近土壤电阻率ρ为200Ω·m，接地网最长边长度L1为20m，接地网截面积S1为25*πmm2，接地网四边围成的矩形面积S2为100m2的区域作为测试区域。
第二步：选取测量点并装配组合实验装置
在接地网上选取九个点作为测量点，其中接地网的四个顶角分别为1,2,3,4点；接地网上下边中点分别为5,6点；接地网左右边中点分别为7,8点；接地网中心点为9点。PH传感器埋深均为0.8H，每个传感器均测量对应点的PH值，将采集到的数据通过信号传输线传入PH采集模块10，该装置对数据进行汇总分析，能够得到九个测试点的实时PH值，分别为x1＝5.8，x2＝6.3，x3＝6.6，x4＝6.3，x5＝6.0，x6＝6.4，x7＝6.0，x8＝6.4，x9＝6.2，PH采集模块通过同轴电缆13将各个PH值输入信号分析处理器11中，信号处理器再通过同轴电缆14连接到终端上位机12。
第三步：测量点的区域划分和权重分配
测量点1,2,3,4的PH值和电阻率变化在误差允许范围内可视为相同；测量点5,6在误差允许范围内可视为相同；测量点7,8在误差允许范围内可视为相同；9点单独作为一个测量点。
1,2,3,4点共同占整体电阻权重为：
5,6点共同所占权重为：
7,8点共同所占权重为：
w3＝-0.00022125*S2^1.2+0.0015655*S2^0.9+0.15635；
9点所占权重为：
w4＝-1.665*S2 0.1751+log(S2 0.4477+S2 0.8+4.931)；
将X1＝5.8，X2＝6.3，X3＝6.6，X4＝6.3，X5＝6.0，X6＝6.4，X7＝6.0，X8＝6.4，X9＝6.2分别带入权重w1、w2、w3、w4计算公式，计算得到w1＝0.008475、w2＝0.1704、w3＝0.19955、w4＝0.2336。
第四步：信号处理器进行参数修正
雷电流的修正系数为：
接地网面积修正系数为：
土壤电阻率修正系数为：
第五步：计算得出冲击接地电阻
根据在上位机获得需要的数据：k1，k2，k3，各个测量点的PH值(X1＝5.8，X2＝6.3，X3＝6.6，X4＝6.3，X5＝6.0，X6＝6.4，X7＝6.0，X8＝6.4，X9＝6.2)，以及四个区域的权重w1＝0.008475、w2＝0.1704、w3＝0.19955、w4＝0.2336。
根据以下公式：
计算得出冲击接地电阻Rch＝2.6616Ω。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种不同土壤酸碱度影响下的地网冲击接地电阻测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：现场试点调研；
S2：选取测量点并装配组合实验装置；
S3：测量点的区域划分和权重分配；
S4：信号处理器进行参数修正；
S5：计算得出冲击接地电阻。
2.根据权利要求1所述的不同土壤酸碱度影响下的地网冲击接地电阻测量方法，其特征在于，所述步骤S1的过程是：
对接地网相关物理量进行测量，测得杆塔附近土壤电阻率为ρ，接地网截面积为S1，接地网四边围成的矩形面积为S2，接地网埋深为H，接地网最长边长度为L1，以及雷电冲击电流为Im。
3.根据权利要求2所述的不同土壤酸碱度影响下的地网冲击接地电阻测量方法，其特征在于，所述步骤S2的过程是：
在接地网上选取九个点作为测量点，其中接地网的四个顶角分别为1,2,3,4点；接地网上下边中点分别为5,6点；接地网左右边中点分别为7,8点；接地网中心点为9点，PH传感器埋深均为0.8H，每个传感器均测量对应点的PH值，将采集到的数据通过信号传输线传入PH采集模块，该装置对数据进行汇总分析，能够得到九个测试点的实时PH值xi，其中i＝0,1,····,9，PH采集模块通过同轴电缆将各个PH值输入信号分析处理器中，信号处理器再通过同轴电缆连接到终端上位机。
4.根据权利要求3所述的不同土壤酸碱度影响下的地网冲击接地电阻测量方法，其特征在于，所述步骤S3的过程是：
测量点1,2,3,4的PH值和电阻率变化在误差允许范围内视为相同；测量点5,6在误差允许范围内视为相同；测量点7,8在误差允许范围内视为相同；9点单独作为一个测量点，得出1,2,3,4点分别占整体电阻权重为：
<mrow> <msub> <mi>w</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>=</mo> <mn>1.625</mn> <mo>*</mo> <msup> <mn>10</mn> <mrow> <mo>-</mo> <mn>6</mn> </mrow> </msup> <mo>*</mo> <msub> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>-</mo> <mn>0.03655</mn> <mo>*</mo> <mi>l</mi> <mi>o</mi> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mn>0.088725</mn> <mo>*</mo> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </msub> <mn>0.1495</mn> </msup> <mo>-</mo> <mn>0.076225</mn> <mo>*</mo> <msup> <mn>0.7</mn> <msub> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </msub> </msup> <mo>;</mo> </mrow>
5,6点共同所占权重为：
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7,8点共同所占权重为：
w3＝-0.00022125*S2^1.2+0.0015655*S2^0.9+0.15635；
9点所占权重为：
w4＝-1.665*S2 0.1751+log(S2 0.4477+S2 0.8+4.931)。
5.根据权利要求4所述的不同土壤酸碱度影响下的地网冲击接地电阻测量方法，其特征在于，所述步骤S4的过程是：
计算得到雷电流的修正系数为：
<mrow> <msub> <mi>k</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>=</mo> <mn>0.185287</mn> <mo>+</mo> <mn>0.759357</mn> <mo>/</mo> <mroot> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>3</mn> </mroot> <mo>-</mo> <mn>0.138632</mn> <mo>*</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>2.265</mn> <mo>/</mo> <msqrt> <msub> <mi>I</mi> <mi>m</mi> </msub> </msqrt> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <mn>0.076752</mn> <mo>*</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>2.265</mn> <mo>/</mo> <msqrt> <msub> <mi>I</mi> <mi>m</mi> </msub> </msqrt> </mrow> </msup> <mo>/</mo> <mroot> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>3</mn> </mroot> <mo>;</mo> </mrow>
接地网面积修正系数为：
<mrow> <msub> <mi>k</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>=</mo> <mn>4.695</mn> <mo>+</mo> <mn>0.738</mn> <mo>/</mo> <mroot> <msub> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>5</mn> </mroot> <mo>;</mo> </mrow>
土壤电阻率修正系数为：
<mrow> <msub> <mi>k</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>0.08433</mn> <mo>*</mo> <msqrt> <mi>&amp;rho;</mi> </msqrt> </mrow> </msup> <mo>.</mo> </mrow>
6.根据权利要求5所述的不同土壤酸碱度影响下的地网冲击接地电阻测量方法，其特征在于，所述步骤S5的过程是：
令
冲击接地电阻为：
<mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>h</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mn>4</mn> </munderover> <mrow> <msub> <mi>w</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>*</mo> <msub> <mi>A</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>5</mn> </mrow> <mn>6</mn> </munderover> <mrow> <msub> <mi>w</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>*</mo> <msub> <mi>A</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>7</mn> </mrow> <mn>8</mn> </munderover> <mrow> <msub> <mi>w</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>*</mo> <msub> <mi>A</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>w</mi> <mn>4</mn> </msub> <mo>*</mo> <msub> <mi>A</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>.</mo> </mrow>
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