专利名称：获取冲击接地电阻的方法
技术领域：
本发明涉及高电压技术领域，尤其涉及一种获取冲击接地电阻的方法。
背景技术：
冲击接地电阻值是发电厂、变电站以及输电线路杆塔接地系统的重要技术指标，它是评估厂站和杆塔遭受雷击时接地系统安全性、有效性的重要参数。当前对于接地系统冲击接地电阻的获取，已成为接地网设计、验收和运行过程中的必要环节，成为保障电力系统安全运行的一项重要工作。有关技术规程规定冲击接地电阻需要定期测试。当前，对于冲击接地电阻的获取，主要有以下三项途径I.基于大电流现场试验
为了能够获取接地装置在雷电流冲击下的接地电阻，也可以直接进行大电流冲击试验。该方法的基本思路是I)使用大功率冲击电流发生器，将冲击电流施加于接地装置上。2)采用国家标准GB/T 17949. 1-2000《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第I部分常规测量》推荐的电位降法，电压与电流的采集装置分别使用分压器和罗氏线圈，配合示波器记录数据。3)记录冲击电压和冲击电流波形，进而得到电压与电流的峰峰值之比，从而得到冲击接地电阻。上述方法的优点在于真实、直接、准确。主要问题不方便作为常规测量的方法，这是由于为了在试验中充分凸显火花放电效应和接地导体感性作用对接地电阻的影响，必须使用大功率冲击电流发生器(小功率则无法充分显示电离效应，工频则无法体现接地导体感性作用，这都将会使得获取的冲击接地电阻不符合实际情况)。然而，大功率冲击电流发生器往往体积和重量庞大，开展现场试验需要耗费巨大的人力和物力，基本无法满足日常测量获取的途径。2.基于工频试验和冲击系数经验公式这是一种间接获取接地装置冲击接地电阻的方法。在行业标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》中，冲击系数定义为冲击接地电阻与工频接地电阻的比值。该方法的基本思路是I)首先，测量接地装置的工频接地电阻。工频试验测量方法采用国家标准GB/T17949. 1-2000《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第I部分常规测量》推荐的电位降法，可得到工频接地电阻。2)进而，利用行业标准DL/T 621-1997《交流电气装置的接地》推荐的经验公式，对各种不同形状的冲击系数进行计算。3)最后，在通过试验得到工频接地电阻、利用标准中的经验公式得到冲击系数之后，就可以根据定义计算冲击接地电阻了。上述方法的优点在于测量方法简单易行，缺点在于
I)行业标准DL/T 621-1997《交流电气装置的接地》中推荐的经验公式是一种通过试验得到的拟合值，这些经验公式的获得是在特定的试验条件下获得的，而实际使用时的试验工况不可能与获取经验公式时的工况完全相符，因此通过这种方法得到的冲击接地电阻具有很大的误差。2)行业标准DL/T 621-1997《交流电气装置的接地》中推荐的经验公式是根据各种接地装置的不同形状得到的，试验研究人员需要知道目标测量杆塔的形状，对于已掩埋接地装置，若形状未知，则无法适用。3.基于数值计算模拟仿真第三种获取接地装置冲击接地电阻的方法是基于数值计算的模拟仿真方法，该方法的主要思路如下I)试验测量土壤电阻率采用国家标准GB/T 17949. 1-2000《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第I部分常规测量》推荐的四极法测量土壤显性电阻；基于数值方法，将上述土壤显性电阻测量值拟合计算，得到土壤分层结构(水平或垂直) 及各层厚度与电阻率。2)试验测量土壤50%放电电压采集土壤样本，利用国家标准GB/T16927. 1-1997《高电压试验技术第一部分一般试验要求》推荐的方法测量土壤50%放电电压；测量土壤样本的厚度，利用电压与场强的关系得到50%放电场强。3)利用数值方法计算接地装置冲击接地电阻将土壤的电阻率和50%放电电压的测量值作为已知量，配合接地装置导体的材料、长度、埋深等参数，通过数值方法，计算接地系统电压和电流的暂态关系。目前已有的数值计算方法包括电路法、传输线法和电磁场法，这些方法考虑了接地装置导体的感性作用和火花放电作用，满足一定的准确度要求。上述方法的优点在于可以通过简单易行的现场试验，获取土壤参数并用以计算，进而得到各种不同接地装置的电压与电流的暂态关系。这种方法的缺点在于利用国家标准推荐的四极法测量得到的土壤显性电阻，需要由数值拟合法得到土壤分层结构，包括土壤各层的厚度及电阻率。然而事实上，这种拟合法的前提为假定土壤电阻率分层结构是严格规律的水平或垂直结构，显然这与实际状况不一定相符。因此利用数值计算的方法计算得到结果不能充分反映土壤的真实状况，因此仿真结果是不可靠的。综上可见，目前存在的三种获取接地装置冲击接地阻抗的方法无法很好的满足便捷性、准确性和可靠性的要求，因此，当下需要迫切解决的一个技术问题就是如何能够提出一种有效措施，以解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种获取冲击接地电阻的方法，有效获取变电站、发电厂以及输电线路杆塔的冲击接地电阻。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种获取冲击接地电阻的方法，包括利用仿真方法得到大电流冲击接地电阻和工频接地电阻，并作商得到数值仿真下的、以工频接地电阻为基准的比例系数；利用小电流冲击接地电阻作为基准进行修正的方法，不论修正系数的获取手段是基于经验公式或仿真计算；
利用仿真方法得到大电流冲击接地电阻和小电流冲击接地电阻，并作商得到数值仿真下的、以小电流冲击接地电阻为基准的比例系数。综上，本发明提供的获取冲击接地电阻的方法，能够通过试验和仿真结合的手段，考虑冲击大电流作用下接地导体的感性作用和火花放电作用，便捷、准确和可靠获取接地装置冲击接地电阻。
图I是本发明的一种获取冲击接地电阻的方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
参照图I所示一种获取冲击接地电阻的方法流程图，所述方法具体包括步骤S101，利用仿真方法得到大电流冲击接地电阻和工频接地电阻，并作商得到数值仿真下的、以工频接地电阻为基准的比例系数；步骤S102，利用小电流冲击接地电阻作为基准进行修正的方法，不论修正系数的获取手段是基于经验公式或仿真计算；步骤S103，利用仿真方法得到大电流冲击接地电阻和小电流冲击接地电阻，并作商得到数值仿真下的、以小电流冲击接地电阻为基准的比例系数。本发明的主要目的是提出新型的获取冲击接地电阻的方法。该方法包含两种获取冲击接地电阻的思路一是通过现场试验的方法获取接地装置的工频接地电阻，进而采用数值计算的方法分别模拟仿真工频接地电阻和大电流冲击接地电阻，将两者做商得到数值仿真下的、以工频接地电阻为基准的比例系数(类似前冲击系数的概念)，利用此比例系数对工频试验结果进行修正；二是通过现场试验的方法获取接地装置的小电流冲击接地电阻，进而采用数值计算的方法分别模拟仿真小电流冲击接地电阻和大电流冲击接地电阻，将两者做商得到数值仿真下的、以小电流冲击接地电阻为基准的比例系数，利用此冲击系数对小电流冲击试验结果进行修正。具体实现中，具体实现方法思路一的实现方法如下I)测量接地装置的工频接地电阻试验测量方法均采用国家标准GB/T17949. 1-2000《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第I部分常规测量》推荐的电位降法，可得到工频接地电阻。2)试验测量土壤电阻率采用国家标准GB/T 17949. 1-2000《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第I部分常规测量》推荐的四极法测量土壤显性电阻；基于数值方法，将上述土壤显性电阻测量值拟合计算，得到土壤分层结构(水平或垂直)及各层厚度与电阻率。3)试验测量土壤50%放电电压采集土壤样本，利用国家标准GB/T16927. 1-1997《高电压试验技术第一部分一般试验要求》推荐的方法测量土壤50%放电电压；测量土壤样本的厚度，利用电压与场强的关系得到50%放电场强。4)利用数值方法计算接地装置工频接地电阻将步骤2中得到的土壤电阻率测量值作为已知量，配合配合接地装置导体的材料、长度、埋深等参数，通过数值方法，计算接地系统电压和电流的暂态关系。目前已有的数值计算方法包括电路法、传输线法和电磁场法。5)利用数值方法计算接地装置大电流冲击接地电阻将步骤2和3中得到的土壤的电阻率和50%放电电压的测量值作为已知量，配合接地装置导体的材料、长度、埋深等参数，通过数值方法，计算接地系统电压和电流的暂态关系。目前已有的数值计算方法包括电路法、传输线法和电磁场法，这些方法考虑了接地装置导体的感性作用和火花放电作用，满足一定的准确度要求。6)求取比例系数将步骤4和5中得到的接地装置的工频接地电阻和大电流冲击接地电阻作商，得到数值仿真下的、以工频接地电阻为基准的比例系数(类似前冲击系数的概念)。
7)利用步骤I得到的工频接地电阻和步骤6得到的比例系数作积，即可得到冲击接地电阻。思路二的实现方法与思路一类似，有区别的步骤在于I)步骤I中，测量接地装置的小电流冲击接地电阻方法同思路一，但需要使用小电流冲击电流源；2)步骤4中，利用数值方法计算接地装置小电流冲击接地电阻方法同思路一，此时亦不考虑火花放电作用。3)步骤6中，求取比例系数将步骤4和5中得到的接地装置的小电流冲击接地电阻和大电流冲击接地电阻作商，得到数值仿真下的、以小电流冲击接地电阻为基准的比例系数。上述方法的优点在于与方法一相比，该方法实施过程不使用大功率冲击电流发生器等不便于试验的装置，依靠较为精确的仿真计算方法获取冲击特性，因此该方法具有便捷性。与方法二相比，该方法使用的比例系数来源于仿真计算，特殊形状或新型的接地装置得以能够准确考虑；同时，该方法求取比例系数的过程中，利用了目标测量杆塔所处位置的实际土壤环境，这就消除了冲击系数经验公式在使用和获取两个过程中工况不符所来的误差；因此该方法具有准确性和可靠性。与方法三相比，该方法增加了工频接地电阻的仿真和试验步骤，这就充分考虑了试验现场土壤分层结构不规律所带来的误差，并将其降低或消除，进一步增加了该方法的准确性和可靠性。该方法涵盖了两种思路，条件允许时可起到相互验证的作用，或条件不允许(如没有小功率冲击电流源等)是可起到互相补充的作用。因此，可见本方案能够考虑冲击大电流作用下接地导体的感性作用和火花放电作用，具备便捷、准确和可靠的优点。本方案能够通过试验和仿真结合的手段，考虑冲击大电流作用下接地导体的感性作用和火花放电作用，便捷、准确和可靠获取接地装置冲击接地电阻。本方案尤其对所处地形环境复杂、土壤分层混乱的接地系统，更加有效。
以上对本发明所提供的一种获取冲击接地电阻的方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的 思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种获取冲击接地电阻的方法，其特征在于，包括 利用仿真方法得到大电流冲击接地电阻和工频接地电阻，并作商得到数值仿真下的、以工频接地电阻为基准的比例系数； 利用小电流冲击接地电阻作为基准进行修正的方法，不论修正系数的获取手段是基于经验公式或仿真计算； 利用仿真方法得到大电流冲击接地电阻和小电流冲击接地电阻，并作商得到数值仿真下的、以小电流冲击接地电阻为基准的比例系数。
全文摘要
本发明提供了一种获取冲击接地电阻的方法，属于高电压技术领域，包括利用仿真方法得到大电流冲击接地电阻和工频接地电阻，并作商得到数值仿真下的、以工频接地电阻为基准的比例系数，利用小电流冲击接地电阻作为基准进行修正的方法，不论修正系数的获取手段是基于经验公式或仿真计算，利用仿真方法得到大电流冲击接地电阻和小电流冲击接地电阻，并作商得到数值仿真下的、以小电流冲击接地电阻为基准的比例系数。本发明所要解决的技术问题是提供一种获取冲击接地电阻的方法，有效获取变电站、发电厂以及输电线路杆塔的冲击接地电阻。
文档编号G01R27/20GK102928673SQ20121041333
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者张波, 吴锦鹏, 蒋愉宽, 何金良, 曾嵘, 胡军, 余占清 申请人:清华大学