一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统，包括：冲击放电回路，包括杆塔接地引下线、注流引线、支撑注流引线的一组绝缘支撑件和冲击电流发生器；冲击电压测量回路，包括依次电连接的分压器高压臂测量线、分压器和测压示波器，该回路还包括支撑所述分压器高压臂测量线的一组绝缘支撑件，冲击放电回路与冲击电压测量回路呈15°～30°角；回流极，包括一组金属杆并联成阵列、电感线圈和测流示波器，所述一组金属杆一侧打入地下。本实用新型的一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统，采用测量线和引线绝缘架设方式以及回流极接地阵列，实现适应现场土壤特质架设调制系统，大冲击电流下系统能够安全、稳定测量并得到准确的冲击接地电阻。
【专利说明】一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测量冲击接地电阻的电力系统，具体涉及一种基于冲击大电流的杆塔冲击接地电阻现场测量系统。
【背景技术】
[0002]接地电阻是指在工频或直流电流流过时的电阻，通常叫做工频(或直流)接地电阻，而对于防雷接地雷电冲击电流流过时的电阻，叫做冲击接地电阻。上世纪初，人们广泛采用的是电压、电流表等设备来进行伏安法接地电阻实验，实验误差极大。近年来，随着计算机控制技术的运用，智能型接地电阻测量仪应运而生，如SD-301型、GP1-745A型、GCT-630型。但是经研究发现，上述仪器均采用AC或DC的输出方式，并不能很好的反映雷电作用下接地体呈现的冲击特性和阻抗特性，且均属于工频接地阻抗的范畴。
[0003]王建国、夏长征、文习山等人在《高电压技术》发表的“垂直接地体冲击电流作用下接地电阻的测量”一文中公开了为研究雷电流作用下铁塔地网地电位的升高，用冲击电流发生器对垂直接地体冲击接地电阻进行了试验，并给出了试验结果，但是试验中采用了单、双屏蔽电缆作为信号采集系统的传输线，测试波形干扰严重，易失真。在西华大学孙家营的硕士论文“杆塔冲击接地阻抗测量系统的研制” 一文中提供了一种电力系统杆塔冲击接地阻抗测量系统，采用倍压电路获取最大值为2kV的直流电压对高压电容充电，采用分流器和数字记录仪并利用普通导线对冲击电流数据进行直接采集，测试波形易受干扰。总之，现有的冲击接地阻抗测量系统并不能很好的反映雷电作用下接地体呈现的冲击特性和阻抗特性，其不足之处主要表现为测试波形受干扰严重，测量误差较大。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种基于冲击大电流的杆塔冲击接地电阻现场测量系统，实现适应现场土壤特质调制架设系统，大冲击电流下系统能够安全、稳定测量并得到准确接地电阻。
[0005]为达到上述实用新型的目的，本实用新型通过以下技术方案实现:
[0006]本实用新型的一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统，包括如下:
[0007]冲击放电回路，其包括杆塔接地引下线、从杆塔接地引下线引出的注流引线、支撑注流引线的第一组绝缘支撑件和与注流引线电连接的冲击电流发生器；
[0008]冲击电压测量回路，其包括依次电连接的分压器高压臂测量线、分压器和测压示波器，该回路还包括支撑所述分压器高压臂测量线的第二组绝缘支撑件，所述分压器高压臂测量线从杆塔接地引下线引出，呈直线设置的冲击放电回路与同样呈直线设置的冲击电压测量回路之间成15°?30°夹角，冲击分压器在低压侧接地，接地点作为零电位参考占.
[0009]回流极，包括一组并联成阵列的金属杆、回流引线、支撑回流引线的第三组绝缘支撑件、电感线圈和测流示波器，所述一组金属杆一侧打入地下，另一侧共点连接回流引线，回流引线穿过电感线圈后电连接冲击电流发生器一端，测流示波器测量端电连接电感线圈。
[0010]冲击放电回路长100米或以上，冲击电流发生器距回流极接地点10米至20米，电压测量回路为150m或以上，零电位参考点距回流极50m或以上，接地距离为10米至20米。由于回流极上是负电位，而且数值较高，为了保障测量电压的准确性，零电位参考点需要远离回流极。
[0011]所述第一组绝缘支撑件和第二组绝缘支撑件均是采用每隔5米一根树立在地面的环氧管，环氧管顶端以扎带固定所述注流引线或分压器高压壁测量线。
[0012]回流极的一组金属杆采用四根长度lm，直径20mm的尖头钢筋并联，钢筋间距形成0.5mX0.5m的正方形阵列，钢筋尖头部分垂直打入地下深0.7m，露出地面0.3m。理论上采用的钢筋数越多越好，但实现导流效果的边际效益递减，考虑工作量而采用上述四根钢筋。
[0013]零电位参考点所用电极采用一根长度lm，直径20mm的尖头钢筋打入地下深0.7m,露出地面0.3m。
[0014]所述冲击电流发生器采用发电机供电，所述测压示波器和测流示波器均采用UPS电源供电。
[0015]所述冲击电流发生器电压等级为10kV或以上，短路输出电流幅值1kA或以上，波前时间I?4μ S。
[0016]与现有技术相比，本实用新型具有如下优点:
[0017]本实用新型的一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统，是利用冲击电流发生器、示波器、分压器、电流线圈等冲击试验设备，采用测量线和引线绝缘架设方式以及回流极接地阵列。这样形成的杆塔冲击接地电阻现场测量系统，实现了适应现场土壤特质架设调制系统，大冲击电流下系统能够安全、稳定测量并得到准确接地电阻。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统的架设结构示意图。
[0019]图2为本实用新型的一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统的绝缘支撑件示意图。
[0020]图3为本实用新型的一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统的回流极接地阵列示意图。
[0021]图4为本实用新型的一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统的充电电压20kV时的电流波形图。
[0022]图5为本实用新型的一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统的充电电压20kV时的电压波形图。
[0023]图6为本实用新型测量所得的杆塔冲击接地电阻随电流幅值变化图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。
[0025]请参阅图1，本实用新型的一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统的实施例，该实施例的杆塔冲击接地电阻现场测量系统的搭建采用如下设备及材料:
[0026]I)冲击电流发生器(电压等级10kV以上，短路输出电流幅值1kA以上，波前时间I?4 μ s)；
[0027]2)柴油发电机(220kV/5kW)；
[0028]3)示波器 X 2 ；
[0029]4) UPS 电源 X 2 ；
[0030]5)分压器(分压比为1000:1)；
[0031]6)绝缘橡胶垫(厚度术1mm)；
[0032]7)铜编织带120m(宽度术20mm)；
[0033]8)铜丝线 180m (直径 Φ 3mm)；
[0034]9)尖头钢筋X 5 (直径Φ术20mm)；
[0035]10)接地线若干；
[0036]11)扎带若干；
[0037]本实施例的杆塔冲击接地电阻现场测量系统包括冲击放电回路、冲击电压测量回路和回流极116，冲击放电回路是从杆塔接地引下线114引出一根注流引线110，注流引线110远离该杆塔接地引下线114达到90米后与冲击电流发生器111的负极端电性连接；冲击电压测量回路是从杆塔接地引下线114引出一根分压器高压臂测量线120，分压器高压臂测量线120远离杆塔接地引下线114达到140米后与分压器121的高压端电性连接，分压器121在低压侧引出10米到20米的接地引线124接地，所接地点作为零电位参考点；回流极116是采用成阵列的金属杆，一侧插入地面，另一侧共线后引出一根10米到20米的回流引线112穿过电感线圈115后电连接冲击电流发生器111的正极端，测流示波器113测量端电连接电感线圈115。
[0038]请进一步结合图2和图3，便于更清楚理解本实施例的具体结构和电性原理。
[0039]注流引线110采用90m长，宽度为20mm的铜制编织带做为传导介质，回流引线采用1m长,宽度为20mm的铜制编织带作为传导介质。
[0040]由于杆塔接地引下线114所在的杆塔地网尺寸大，回流极116必须设在地网范围夕卜，上述回流引线112与主流引线110的长度总合达到100m，从而使得回流极116远离了杆塔地网。
[0041]如图2所示，在线路上每隔5m树立一根直径18mm的环氧管210，在环氧管210上端采用扎带212固定所需支撑的线路。支撑注流引线110的第一组绝缘支撑件、支撑分压器高压臂测量线120的第二组绝缘支撑件和支撑回流引线112的第三组绝缘支撑件均采用上述方式布置的空心环氧管210。
[0042]如图3所示，回流极116采用四根长度lm，直径20mm的尖头钢筋并联，钢筋间距形成0.5mX 0.5m的正方形阵列，钢筋尖头部分垂直打入地下深0.7m，露出地面0.3m,四根钢筋上段缠上回流引线116。
[0043]零电位参考点用一根长度lm，直径20mm的钢筋，钢筋尖头部分垂直打入地下深0.7m，露出地面0.3mο
[0044]对杆塔地网电位升进行测量时，由于冲击过程中回流极116上是负电位，零电位参考点必须远离回流级116和杆塔地网。如图1所示，本实施例将零电位参考点设定在距离杆塔接地引下线114有150m的位置处，呈直线布置的分压器高压臂测量线120与同样呈直线布置的冲击放电回路110成15°至30°的夹角，此时零电位参考点布置在分压器高压臂测量线120的所在直线上,相应的,零电位参考点与回流极116相距50m或以上。通过分压器121连接的测压示波器123测量杆塔地网电位升，分压器121距零电位参考点10m，分压器高压臂测量线120是采用带绝缘层的铜丝线电连接杆塔接地引下线116，分压器121低压臂的接地弓I线124通过带绝缘层的铜丝线连接零电位参考点。
[0045]在系统搭建中，冲击电流发生器111采用柴油发电机供电，测流示波器113通过信号线接收电感线圈115的电流信号，测压示波器123通过信号线接收分压器121上的电压信号，测流示波器113和测压示波器123均采用UPS电源供电。
[0046]由于冲击过程中冲击电路较大，地面存在地电位升，电气设备需要与地面绝缘。冲击电流发生器111、柴油发电机、测流示波器113、测压示波器123、信号电缆和UPS电源等设备地面垫上1mm厚的绝缘橡胶垫。发电机与冲击电流发生器111通过接地线连接到回流极116，保证冲击电流发生器111各部分和柴油发电机同一电位。
[0047]本实施例的杆塔冲击接地电阻现场测量系统的使用如下:
[0048]I)温纳四极法测现场土壤电阻率，在同一个方向以五米为间距测三组，测两个方向取平均值；
[0049]2)三极法测工频接地电阻；
[0050]3)断开杆塔接地引下线，四根放射线注流，充电电压从20kV?SOkV以20kV为单位变化，进行冲击试验，U盘连接示波器储存试验数据；
[0051]4)连接杆塔接地引下线，四根放射线注流，充电电压从20kV?80kV以20kV为单位变化，进行冲击试验，U盘连接示波器储存试验数据。
[0052]本发明在武汉黄陂某杆塔进行冲击试验，试验示波器存储充电电压为20kV时冲击电流波形如图4，冲击电压波形如图5。
[0053]现场杆塔试验研究杆塔地网冲击接地电阻随电流幅值变化曲线如图6所示。
[0054]本实用新型的杆塔冲击接地电阻现场测量系统，是利用冲击电流发生器、示波器、分压器、电流线圈等冲击试验设备，采用测量线和引线绝缘架设方式以及回流极接地阵列。这样形成的杆塔冲击接地电阻现场测量系统，实现了适应现场土壤特质架设调制系统，大冲击电流下系统能够安全、稳定测量并得到准确接地电阻。
[0055]上述实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换；而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统，其特征在于，包括如下: 冲击放电回路，其包括杆塔接地引下线、从杆塔接地引下线引出的注流引线、支撑注流弓I线的第一组绝缘支撑件和与注流弓I线电连接的冲击电流发生器； 冲击电压测量回路，其包括依次电连接的分压器高压臂测量线、分压器和测压示波器，该回路还包括支撑所述分压器高压臂测量线的第二组绝缘支撑件，所述分压器高压臂测量线从杆塔接地引下线引出，呈直线设置的冲击放电回路与同样呈直线设置的冲击电压测量回路之间成15°?30°夹角，冲击分压器在低压侧接地，接地点作为零电位参考点； 回流极，包括一组并联成阵列的金属杆、回流引线、支撑回流引线的第三组绝缘支撑件、电感线圈和测流示波器，所述一组金属杆一侧打入地下，另一侧共点连接回流引线，回流引线穿过电感线圈后电连接冲击电流发生器一端，测流示波器测量端电连接电感线圈。
2.根据权利要求1所述的一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统，其特征在于:冲击放电回路长10m或以上，冲击电流发生器距回流极接地点1m至20m，电压测量回路为150m或以上，零电位参考点距回流极50m或以上，接地距离为1m至20m。
3.根据权利要求1所述的一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统，其特征在于:所述第一组绝缘支撑件和第二组绝缘支撑件均是采用每隔5米一根树立在地面的环氧管，环氧管顶端以扎带固定所述注流弓丨线或分压器高压壁测量线。
4.根据权利要求1所述的一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统，其特征在于:回流极的一组金属杆采用四根长度lm，直径20mm的尖头钢筋并联，钢筋间距形成0.5mX 0.5m的正方形阵列，钢筋尖头部分垂直打入地下深0.7m，露出地面0.3m。
5.根据权利要求1所述的一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统，其特征在于:零电位参考点所用电极采用一根长度lm，直径20mm的尖头钢筋打入地下深0.7m,露出地面0.3m。
6.根据权利要求1所述的一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统，其特征在于:所述冲击电流发生器采用发电机供电，所述测压示波器和测流示波器均采用UPS电源供电。
7.根据权利要求1所述的一种杆塔冲击接地电阻现场测量系统，其特征在于:所述冲击电流发生器电压等级为10kV或以上，短路输出电流幅值1kA或以上，波前时间I?.4 μ S。
【文档编号】G01R27/18GK204228827SQ201420509693
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】陈欢, 张建刚, 杨跃光, 苏国磊, 张福, 罗望春, 李文荣, 张厚荣, 王敩青, 周文俊, 魏邵东 申请人:中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心, 武汉大学