一种测试铜覆钢接地网设计合理性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属电力系统接地网评价的技术领域，涉及一种测试铜覆钢接地网设计合理 性的方法。
【背景技术】
[0002] 由于纯铜导体价格昂贵，镀锌钢抗腐蚀能力较差，而铜覆钢是一种新型的双金属 复合材料，它不但有钢的高强度，优异的弹性和较大的热阻和高导磁性，而且有铜较好导电 性和优良的抗腐蚀性，因此国内外接地材料上大量采用铜覆钢材料。
[0003][0004] 基于以上原因，铜覆钢接地导体使用较为混乱，因此如何合理评价铜覆钢接地网 对于铜覆钢接地导体在工程应用中的推广很有必要。
【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忽视 磁导率对接地性能的影响的问题，并提出了一种合理评价铜覆钢接地网的接地性能方法， 为以后铜覆钢接地导体的使用和推广提供基础的一种测试铜覆钢接地网设计合理性的方 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] -种测试铜覆钢接地网设计合理性的方法，其特征在于，基于麦克斯韦方程，建立 在工频情况下的铜覆钢接地导体的内自阻抗模型；将铜覆钢接地导体等效为同尺寸的导 体，并使铜覆钢导体和等效导体的自阻抗相等；其中，在工频情况下的铜覆钢接地导体的内 自阻抗模型的建立方法如下：
[0008] 对铜覆钢导体，定义：内层钢的电阻率为P 1，磁导率为U 1，半径为rl，外层覆铜 层的电阻率为p 2,磁导率为y 2,外半径为r2,对二维细圆柱导体，忽略其内部的位移电 流，根据麦克斯韦方程：
[0009] V XH = J
[0010] VxE= - - dt
[0011] 在铜与钢交界面上，其边界条件为：
[0012] 条件一 ：r = 0时，电流密度J为有限值；
[0013] 条件二：r = rl 时，E = p J 连续，即 Ef E 2;
[0014] 条件三：r = rl时
【主权项】
1. 一种测试铜覆钢接地网设计合理性的方法，其特征在于，基于麦克斯韦方程，建立在 工频情况下的铜覆钢接地导体的内自阻抗模型；将铜覆钢接地导体等效为同尺寸的导体， 并使铜覆钢导体和等效导体的自阻抗相等；其中，在工频情况下的铜覆钢接地导体的内自 阻抗模型的建立方法如下： 对铜覆钢导体，定义：内层钢的电阻率为P1，磁导率为y1，半径为rl，外层覆铜层的 电阻率为p2,磁导率为y2,外半径为r2,对二维细圆柱导体，忽略其内部的位移电流，根 据麦克斯韦方程： VXH=J ▽ X五=-! 8t 在铜与钢交界面上，其边界条件为： 条件一：r = 0时，电流密度J为有限值； 条件二=rl时，E=p J连续，即E,=E y 条件三：r=rl时，
基于交流条件，单位长度的铜覆钢导体的内阻抗Za。可用导体外表面单位长度的压降 除以导体中的总电流L得到：
上式中conj是共轭复数，Ra。为内自电阻，Xa。为内自电抗，a =
上和Ji分别是修正的第一类零阶和一阶贝赛尔函数； 具体包括以下步骤： 步骤1，计算工频接地参数时，在不改变导体尺寸和土壤参数时，由导体的磁导率和电 导率的变化引起的导体的内自阻抗的差异确定铜覆钢接地网设计合理性；将铜覆钢接地导 体等效为同尺寸的导体，并使铜覆钢导体和等效导体的自阻抗相等；求解等效导体的电阻 率和磁导率，即为铜覆钢导体的等效电阻率和等效磁导率； 步骤2,在接地计算软件CDEGS中建立铜覆钢导体时，可采用同尺寸的导体代替铜覆钢 导体，该导体的电阻率和磁导率分别为铜覆钢导体的等效电阻率和等效磁导率；利用接地 计算软件CDEGS中MALZ建立铜覆钢接地网，并进行接地参数计算； 步骤3,对铜覆钢接地网的评价应从接地导体，地电位升，网内电位差和最大接触、跨步 电位差四个方面进行，若上述四项中任一项不满足要求，应对接地网初步设计予以审核，直 到以上四项全部满足条件。
2.根据权利要求1所述的一种测试铜覆钢接地网设计合理性的方法，其特征在于，所 述步骤1中，当频率为工频时，取Bessel函数的一阶级数近似，此时趋肤效应较小，则对半 径为，的等效导体，单位长度的轴向阻抗Za。为
Q= 2JTf ， Zac是一个复数，包括实部和虚部，实部即为Rac，虚部即为Xac，因此可求得Zac直接得 到Rac和Xac; 则等效电阻率p和等效磁导率y分别为：
【专利摘要】本发明属电力系统接地网评价的技术领域，涉及一种测试铜覆钢接地网设计合理性的方法。本发明的解决方案是：根据麦克斯韦方程，建立在工频情况下的铜覆钢接地导体的内自阻抗模型。将铜覆钢接地导体等效为同尺寸的导体，并使铜覆钢导体和等效导体的自阻抗相等。求解等效导体的电阻率和磁导率，即为铜覆钢导体的等效电阻率和等效磁导率。本发明弥补了当前规程忽视磁导率对接地性能的影响的问题，并提出了一种合理评价铜覆钢接地网的接地性能方法，为以后铜覆钢接地导体的使用和推广提供基础。
【IPC分类】G01R31-08, G06F19-00
【公开号】CN104698340
【申请号】CN201510091899
【发明人】郭婷婷, 鲁海亮, 文习山, 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