一種測試銅覆鋼接地網(wǎng)設(shè)計合理性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬電力系統(tǒng)接地網(wǎng)評價的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種測試銅覆鋼接地網(wǎng)設(shè)計合理 性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于純銅導(dǎo)體價格昂貴，鍍鋅鋼抗腐蝕能力較差，而銅覆鋼是一種新型的雙金屬 復(fù)合材料，它不但有鋼的高強度，優(yōu)異的彈性和較大的熱阻和高導(dǎo)磁性，而且有銅較好導(dǎo)電 性和優(yōu)良的抗腐蝕性，因此國內(nèi)外接地材料上大量采用銅覆鋼材料。
[0003][0004] 基于以上原因，銅覆鋼接地導(dǎo)體使用較為混亂，因此如何合理評價銅覆鋼接地網(wǎng) 對于銅覆鋼接地導(dǎo)體在工程應(yīng)用中的推廣很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種彌補了當(dāng)前規(guī)程忽視 磁導(dǎo)率對接地性能的影響的問題，并提出了一種合理評價銅覆鋼接地網(wǎng)的接地性能方法， 為以后銅覆鋼接地導(dǎo)體的使用和推廣提供基礎(chǔ)的一種測試銅覆鋼接地網(wǎng)設(shè)計合理性的方 法。
[0006] 本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：
[0007] -種測試銅覆鋼接地網(wǎng)設(shè)計合理性的方法，其特征在于，基于麥克斯韋方程，建立 在工頻情況下的銅覆鋼接地導(dǎo)體的內(nèi)自阻抗模型；將銅覆鋼接地導(dǎo)體等效為同尺寸的導(dǎo) 體，并使銅覆鋼導(dǎo)體和等效導(dǎo)體的自阻抗相等；其中，在工頻情況下的銅覆鋼接地導(dǎo)體的內(nèi) 自阻抗模型的建立方法如下：
[0008] 對銅覆鋼導(dǎo)體，定義：內(nèi)層鋼的電阻率為P 1，磁導(dǎo)率為U 1，半徑為rl，外層覆銅 層的電阻率為p 2,磁導(dǎo)率為y 2,外半徑為r2,對二維細(xì)圓柱導(dǎo)體，忽略其內(nèi)部的位移電 流，根據(jù)麥克斯韋方程：
[0009] V XH = J
[0010] VxE= - - dt
[0011] 在銅與鋼交界面上，其邊界條件為：
[0012] 條件一 ：r = 0時，電流密度J為有限值；
[0013] 條件二：r = rl 時，E = p J 連續(xù)，即 Ef E 2;
[0014] 條件三：r = rl時
【主權(quán)項】
1. 一種測試銅覆鋼接地網(wǎng)設(shè)計合理性的方法，其特征在于，基于麥克斯韋方程，建立在 工頻情況下的銅覆鋼接地導(dǎo)體的內(nèi)自阻抗模型；將銅覆鋼接地導(dǎo)體等效為同尺寸的導(dǎo)體， 并使銅覆鋼導(dǎo)體和等效導(dǎo)體的自阻抗相等；其中，在工頻情況下的銅覆鋼接地導(dǎo)體的內(nèi)自 阻抗模型的建立方法如下： 對銅覆鋼導(dǎo)體，定義：內(nèi)層鋼的電阻率為P1，磁導(dǎo)率為y1，半徑為rl，外層覆銅層的 電阻率為p2,磁導(dǎo)率為y2,外半徑為r2,對二維細(xì)圓柱導(dǎo)體，忽略其內(nèi)部的位移電流，根 據(jù)麥克斯韋方程： VXH=J ▽ X五=-! 8t 在銅與鋼交界面上，其邊界條件為： 條件一：r = 0時，電流密度J為有限值； 條件二=rl時，E=p J連續(xù)，即E,=E y 條件三：r=rl時，
基于交流條件，單位長度的銅覆鋼導(dǎo)體的內(nèi)阻抗Za?？捎脤?dǎo)體外表面單位長度的壓降 除以導(dǎo)體中的總電流L得到：
上式中conj是共軛復(fù)數(shù)，Ra。為內(nèi)自電阻，Xa。為內(nèi)自電抗，a =
上和Ji分別是修正的第一類零階和一階貝賽爾函數(shù)； 具體包括以下步驟： 步驟1，計算工頻接地參數(shù)時，在不改變導(dǎo)體尺寸和土壤參數(shù)時，由導(dǎo)體的磁導(dǎo)率和電 導(dǎo)率的變化引起的導(dǎo)體的內(nèi)自阻抗的差異確定銅覆鋼接地網(wǎng)設(shè)計合理性；將銅覆鋼接地導(dǎo) 體等效為同尺寸的導(dǎo)體，并使銅覆鋼導(dǎo)體和等效導(dǎo)體的自阻抗相等；求解等效導(dǎo)體的電阻 率和磁導(dǎo)率，即為銅覆鋼導(dǎo)體的等效電阻率和等效磁導(dǎo)率； 步驟2,在接地計算軟件CDEGS中建立銅覆鋼導(dǎo)體時，可采用同尺寸的導(dǎo)體代替銅覆鋼 導(dǎo)體，該導(dǎo)體的電阻率和磁導(dǎo)率分別為銅覆鋼導(dǎo)體的等效電阻率和等效磁導(dǎo)率；利用接地 計算軟件CDEGS中MALZ建立銅覆鋼接地網(wǎng)，并進(jìn)行接地參數(shù)計算； 步驟3,對銅覆鋼接地網(wǎng)的評價應(yīng)從接地導(dǎo)體，地電位升，網(wǎng)內(nèi)電位差和最大接觸、跨步 電位差四個方面進(jìn)行，若上述四項中任一項不滿足要求，應(yīng)對接地網(wǎng)初步設(shè)計予以審核，直 到以上四項全部滿足條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試銅覆鋼接地網(wǎng)設(shè)計合理性的方法，其特征在于，所 述步驟1中，當(dāng)頻率為工頻時，取Bessel函數(shù)的一階級數(shù)近似，此時趨膚效應(yīng)較小，則對半 徑為，的等效導(dǎo)體，單位長度的軸向阻抗Za。為
Q= 2JTf ， Zac是一個復(fù)數(shù)，包括實部和虛部，實部即為Rac，虛部即為Xac，因此可求得Zac直接得 到Rac和Xac; 則等效電阻率p和等效磁導(dǎo)率y分別為：
【專利摘要】本發(fā)明屬電力系統(tǒng)接地網(wǎng)評價的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種測試銅覆鋼接地網(wǎng)設(shè)計合理性的方法。本發(fā)明的解決方案是：根據(jù)麥克斯韋方程，建立在工頻情況下的銅覆鋼接地導(dǎo)體的內(nèi)自阻抗模型。將銅覆鋼接地導(dǎo)體等效為同尺寸的導(dǎo)體，并使銅覆鋼導(dǎo)體和等效導(dǎo)體的自阻抗相等。求解等效導(dǎo)體的電阻率和磁導(dǎo)率，即為銅覆鋼導(dǎo)體的等效電阻率和等效磁導(dǎo)率。本發(fā)明彌補了當(dāng)前規(guī)程忽視磁導(dǎo)率對接地性能的影響的問題，并提出了一種合理評價銅覆鋼接地網(wǎng)的接地性能方法，為以后銅覆鋼接地導(dǎo)體的使用和推廣提供基礎(chǔ)。
【IPC分類】G01R31-08, G06F19-00
【公開號】CN104698340
【申請?zhí)枴緾N201510091899
【發(fā)明人】郭婷婷, 魯海亮, 文習(xí)山, 楊琪
【申請人】武漢大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月28日