一种定量描述冲击接地电阻受火花效应强弱变化影响的方法
【技术领域】
[0001] 本发明一种定量描述冲击接地电阻受火花效应强弱变化影响的方法，用来定量描 述冲击接地电阻受火花效应等电磁暂态效应的影响程度。
【背景技术】
[0002] 接地装置冲击接地电阻被人为定义为接地装置在冲击大电流的作用下承受的冲 击电压峰值与冲击电流峰值之比（实际中并没有该电阻的存在），用于描述接地体流散雷电 流的难易程度。冲击接地电阻越小，散流越易。
[0003]冲击接地电阻与±壤环境，接地体材料、几何外形、W及雷电流睹度，峰值等因素 有关，但由于±壤结构复杂，雷电流峰值巨大且放电时间短而不易模拟，故冲击接地电阻十 分不易由实验测量，也没有计算公式。为准确评估接地装置的防雷性能造成困难。然而，由 于强大的雷电流入地时，接地体附近的±壤被击穿，形成火花放电，增强了雷电流的流散， 运种现象被称为火花效应。火花效应降低冲击接地电阻；同时，由于接地装置的尺寸一般较 大，等效为电感，可阻碍高频冲击电流流向接地体远端，在冲击初期形成较高的地电位升。 运种现象被称为电感效应。电感效应增大冲击接地电阻。对火花效应和电感效应的描述一 定程度上掲示了雷电流，接地体尺寸和±壤结构对接地装置冲击特性的影响。二者综合作 用使冲击接地电阻随冲击电流的变化而变化。
[0004]冲击接地电阻是衡量接地装置电气性能优劣的重要指标，但由于受到火花效应， 电感效应等电磁暂态效应的影响，冲击接地电阻会随着冲击电流的变化而变化。至今为止， 国内外还没有较好的手段来定量描述冲击接地电阻受火花效应等电磁暂态效应的影响程 度。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种定量描述冲击接地电阻受火花效应强弱变 化影响的方法，采用冲击接地电阻随冲击电流峰值的变化率来描述冲击接地电阻受火花效 应等的影响程度，并命名为冲击特性变化率，且冲击特性变化率的符号表示火花效应等电 磁暂态效应对冲击接地电阻的影响方向，冲击特性变化率的绝对值反应火花效应等电磁暂 态效应变化的快慢。
[0006]本发明所采用的技术方案是：
[0007] -种定量描述冲击接地电阻受火花效应强弱变化影响的方法，首先，通过冲击特 性试验，测得冲击接地电阻与冲击电流峰值的数据，可按W下公式计算：
[000引近似计算公式：
（1)
[0009] 其中：（试验巧嗎11组数据）
[0010] R表示冲击接地电阻，单位：Ω;
[ΟΟ?]I表示冲击电流峰值，单化kA;
[001 ^P表示冲击特性变化率，单化Ω/kA;
[0013] Ri表示实验测得的第i组数据中的冲击接地电阻值，单位：Ω;
[0014] Ri-1表示试验测得的第i-1组数据中的冲击接地电阻值，单位：Ω;
[0015] Π表示试验测得的第i组数据中的冲击电流峰值，单位:kA;
[0016] Ii-1表示试验测得的第i-1组数据中的冲击电流峰值，单位:kA。
[0017] -种定量描述冲击接地电阻受火花效应强弱变化影响的方法，
[001引精确计算公式
（2)
[0019] 其中；
[0020] 冲击特性变化率P，单位：Ω/kA;
[0021 ]R表示任意点处冲击接地电阻值；
[0022] I表示任意点处冲击电流峰值；
[0023] ΔΚ表示任意点i处的冲击接地电阻的微元变化量；
[0024] ΔI表示任意点i处的冲击电流峰值的微元变化量。
[0025] 冲击特性变化率P的符号表示火花效应的变化趋势，冲击特性变化率P为负表示火 花效应增强，冲击特性变化率P为正，表示火花效应减弱。
[0026] 冲击特性变化率P的绝对值表示火花效应变化的幅度，冲击特性变化率P的绝对值 越大，
[0027] 变化幅度越大;冲击特性变化率P的绝对值越小，变化的幅度越小。
[0028] 本发明一种定量描述冲击接地电阻受火花效应强弱变化影响的方法，技术效果如 下：
[0029] 1)、本发明可定量计算特定±壤条件下火花效应对接地装置冲击接地电阻的影 响，从而指导风电场，变电站等的选址。
[0030] 2)通过对隔段时间同一接地装置冲击特性变化率的求取与分析，可定量确定接地 体腐蚀情况对其冲击特性的影响。
[0031] 3)、本发明给出了具体公式来计算火花效应对接地装置冲击接地电阻的影响程 度，从而使专业人±能更客观的研究冲击接地电阻的理论规律。
[0032] 4)、本发明可定量计算火花效应对特定接地装置冲击接地电阻的影响，从而指导 设计人员对接地装置的形状和材料做更精细的设计和选择。
[0033] 由于冲击特性变化率定量描述了冲击接地电阻受火花效应强弱变化的影响，即定 量描述了接地装置的冲击特性，故一切应用或设及到接地装置冲击特性的地方都可W随之 量化，为工程实际的规划、建设提供了准确依据。
【具体实施方式】
[0034] 原理分析:冲击特性变化率P是冲击接地电阻随冲击电流的变化率。由于在冲击接 地电阻随着冲击电流的变化的过程中，电感效应几乎不变，主要是火花效应的变化导致冲 击接地电阻的变化，故用冲击特性变化率P来衡量火花效应的强弱变化是合理的。且冲击特 性变化率P为正，表示火花效应减弱，冲击特性变化率为负表示火花效应增强，冲击特性变 化率P的绝对值反应火花效应变化的快慢。
[0035] 实施例1:
[0036] 近似求法：
[0037] -种定量描述冲击接地电阻受火花效应强弱变化影响的方法，首先，通过冲击特 性试验，测得冲击接地电阻与冲击电流峰值的数据，可按W下公式计算：
[00；3 引
（1)
[0039] 其中：（试验测得η组数据）
[0040] R表示冲击接地电阻，单位：Ω;
[0041] I表示冲击电流峰值，单位:kA;
[0042] P表示冲击特性变化率，单位：Ω/kA;
[0043] Ri表示实验测得的第i组数据中的冲击接地电阻值，单位：Ω;
[0044] Ri-1表示试验测得的第i-1组数据中的冲击接地电阻值，单位：Ω;
[0045] Π表示试验测得的第i组数据中的冲击电流峰值，单位:kA;
[0046] Ii-1表示试验测得的第i-1组数据中的冲击电流峰值，单位:kA。
[0047] 近似计算例：某试验基地，±壤电阻率365Ω.m，接地装置为直径4.8m环形电极， 经变压器给冲击电流发生器中并联的能量电容器组(共6级）充电，完成后，由能量电容器组 经球隙点火形成串联通路模拟雷电流对试验电极放电，再经环形接地体形成回流。试验回 路图见图1。对电容器充电电压从25kV按每次5kV递增到75kV，由电容器组放电，给接地装置 注入冲击电流。由试验测得冲击接地电阻与冲击电流峰值的数据见表1。
[0048] 表1冲击接地电阻与冲击电流峰值
[0049]
[0052]此时公式中的η取值为11，冲击特性变化率P= -0