一种评估新型接地材料性能的试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明属电力系统接地材料领域，本发明涉及一种评估新型接地材料性能的试验 方法。
【背景技术】
[0002] 为了抑制接地网的腐蚀，国际上通常使用铜材为接地材料，而由于铜材的短缺，我 国主要以镀锌钢作为接地装置材料。新型接地材料由于其结合了铜和钢的优点，在本世纪 初迅猛发展，先后发展出铜覆钢、纳米复合材料、锌镁合金钢（铜）等类型的新型接地材料， 在国内重大工程项目中广泛使用。
[0003] 另外，公开号CN203535973U的中国专利《非金属复合碳纤维镀铜接地材料》，[0004] 但对于新型接地材料，并无明确的评价指标，也没有相关标准可依据，其使用也存 在着一定的盲目性和争议。有必要提出新型接地材料的性能评估方法，从而据此对各评估 指标开展试验研宄，为新型接地材料的选择和使用提供指导，使发变电站接地系统工程的 实际施工更具有可操作性和规范性。
【发明内容】
[0005] 本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种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 导的一种评估新型接地材料性能的试验方法。
[0006] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
[0007] -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：
[0008] 测试试验一：电阻率和磁导率测量试验；
[0009] 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= R i+jXi,外自感Ze= jwL e，角频率w = 23if,其中f为测量 频率，氏为内电阻，Xi为内电抗，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；
[0010] 在高频时，任意取被测新型接地材料的一个测量点（f， ZJ，Z。为测量阻抗，此时内电阻R i(l与内电抗X i(l相当，因此外部电感 CN104698132A 说明书 2/4 页
【主权项】
1. 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= 2 31f，其中f为测量频率，Ri 为内电阻，Xi为内电抗，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，Zn)，Zn为测量阻抗，此时内电阻 1^与内电抗Xi(l相当，因此外部电感
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：
式中1；。和〇。分别是导体的磁导率和电导率，r是圆柱导体的半径，J(1和^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\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I即 新型材料的
热稳审系数： 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
测试试验三：冲击大电流试验； 使用冲击电流发生器获得8/20ys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SJt，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11;定义k: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 ki= I i/Sj 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SJt，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
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°C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lmV/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：
E为腐蚀金属电极的电位，I为外极化电流，E。。^%自腐蚀电位，1。。"为自腐蚀电流密 度，0a、0k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1。。"来判定新型接地材料耐腐蚀能力，腐蚀电流密度I。。"越 大，则材料腐蚀越严重。
2.根据权利要求1所述的一种评估新型接地材料性能的试验方法，其特征在于，所述 新型接地材料包括铜覆钢、或纳米复合材料、或锌镁合金钢、或锌镁合金铜。
【专利摘要】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。
【IPC分类】G01N33-00
【公开号】CN104698132
【申请号】CN201510091268
【发明人】文习山, 郭婷婷, 鲁海亮, 杨琪
【申请人】武汉大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月28日