一種500kV輸電線路桿塔接地體及其沖擊接地電阻的估算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種500kV輸電線路桿塔接地體及其沖擊接地電阻的估算方法，該方 法適用于輸電線路桿塔接地裝置的設(shè)計(jì)或改造，屬于電力系統(tǒng)過電壓領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，我國許多地區(qū)連續(xù)發(fā)生因雷擊造成的大面積短路停電，其原因大多是由 于輸電線路桿塔接地體的沖擊接地電阻過高造成的。輸電線路桿塔接地體是保護(hù)電力系統(tǒng) 安全可靠運(yùn)行、保護(hù)附近人員安全的重要措施。準(zhǔn)確評(píng)估接地體的沖擊接地電阻對(duì)于合理 設(shè)計(jì)線路桿塔接地體型式以及降低沖擊接地電阻具有重要的指導(dǎo)意義。
[0003] 近年來國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于接地裝置的沖擊接地電阻進(jìn)行了大量的研究，提出各種降 阻措施，如在接地極上加針刺狀接地體，延長(zhǎng)水平接地極及增加接地極數(shù)量，采用降阻模塊 等，但這些文獻(xiàn)沒有給出實(shí)際情況中估算接地體沖擊接地電阻的方法。部分學(xué)者研究了通 過模擬實(shí)驗(yàn)以及通過仿真研究接地體沖擊接地電阻的方法，但沒有給出相應(yīng)的計(jì)算公式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的正是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能夠確保人員 與設(shè)備安全、為輸電線路的耐雷水平評(píng)估提供評(píng)判依據(jù)的輸電線路桿塔接地體及其沖擊接 地電阻的估算方法。
[0005] 本發(fā)明首先提供了一種500kV輸電線路桿塔接地體，用于估算輸電線路典型桿塔 接地體在2. 6/50 μ s標(biāo)準(zhǔn)波型雷電流作用下的沖擊接地電阻；該典型桿塔接地體包括由四 根18米長(zhǎng)扁鋼或圓鋼組成的正方形方框，該正方形方框的四根扁鋼或圓鋼同時(shí)將左側(cè)或 右側(cè)向外延長(zhǎng)，形成風(fēng)車狀射線，射線長(zhǎng)度為1 ;為了滿足抗腐蝕及熱穩(wěn)定性要求，其中扁 鋼的截面寬度大于40毫米，厚度大于或等于5毫米；當(dāng)采用圓鋼時(shí)，圓鋼直徑大于10毫米。
[0006] -種500kV輸電線路桿塔接地體，包括以下步驟：
[0007] 第一步，收集被測(cè)輸電線路桿塔所在地的土壤電阻率P及接地體射線的長(zhǎng)度1 ; 土壤電阻率P可以通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)得到。
[0008] 第二步，采用下式估算被測(cè)桿塔接地體的沖擊接地電阻；
[0009] R=L 1+0. 009 P +(0. 02 P -〇. 97) · ebl (1 彡 0)
[0010] 其中：127r V -0.042?……V。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明提出的方法能用于估算輸電線路典型桿塔接地體在 2. 6/50 μ s雷電流作用時(shí)的沖擊接地電阻，為輸電線路的耐雷水平評(píng)估提供評(píng)判依據(jù)，并能 用于指導(dǎo)輸電線路典型桿塔接地體的改造，確保人員與設(shè)備安全。
【附圖說明】
[0012] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明；
[0013] 圖1為輸電線路典型桿塔接地體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2為桿塔接地體沖擊接地電阻變化規(guī)律，其中每條曲線對(duì)應(yīng)不同的土壤電阻率 P ;
[0015] 圖3為系數(shù)a與土壤電阻率P關(guān)系；
[0016] 圖4為系數(shù)b與土壤電阻率P關(guān)系；
[0017] 圖5為系數(shù)c與土壤電阻率P關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 圖1為輸電線路典型桿塔接地體，該典型桿塔接地體包括由四根18米長(zhǎng)扁鋼或圓 鋼組成的正方形方框；組成正方形方框的四根扁鋼或圓鋼同時(shí)將一側(cè)（左側(cè)或右側(cè)）向外 延長(zhǎng)，形成風(fēng)車狀射線，射線長(zhǎng)度為1 ;為了滿足抗腐蝕及熱穩(wěn)定性要求，扁鋼的截面寬度 大于40毫米，厚度大于或等于5毫米，采用圓鋼時(shí)，圓鋼直徑大于10毫米。
[0019] 見圖2-圖5 ;本發(fā)明利用⑶EGS軟件對(duì)本發(fā)明的典型桿塔接地體進(jìn)行建模仿真， 得到2. 6/50 μ s雷電流作用在接地體上時(shí)，接地電阻與土壤電阻率和接地體射線長(zhǎng)度之間 的函數(shù)關(guān)系，最終給出了估算輸電線路典型桿塔接地體沖擊接地電阻的方法。
[0020] 在進(jìn)行輸電線路桿塔接地體設(shè)計(jì)時(shí)，常采用一些典型設(shè)計(jì)方案，其中500kV輸電 線路典型桿塔接地體如圖1所示，該典型桿塔接地體包括由四根18米長(zhǎng)扁鋼或圓鋼組成的 正方形方框；為了降低沖擊接地電阻，組成正方形方框的四根扁鋼或圓鋼同時(shí)將一側(cè)（左 側(cè)或右側(cè)）向外延長(zhǎng)，形成風(fēng)車狀射線。為了滿足抗腐蝕及熱穩(wěn)定性要求，扁鋼的截面寬度 一般大于40毫米，厚度大于或等于5毫米，采用圓鋼時(shí)，圓鋼直徑一般大于10毫米。該典 型桿塔接地體也可用于其他電壓等級(jí)。
[0021] 本發(fā)明中的桿塔接地體的沖擊接地電阻是指輸電線路桿塔接地體在2. 6/50 μ s 雷電流作用時(shí)下，產(chǎn)生的沖擊電壓幅值與雷電流幅值之比，即：
[0023] 其中R為桿塔接地體的沖擊接地電阻，u_為沖擊響應(yīng)電壓幅值，I "為注入的 2. 6/50 μ s雷電流幅值。
[0024] 在CDEGS軟件中，建立如附圖1所示的桿塔接地裝置模型，分別改變射線長(zhǎng)度 為 0m、3m、6m、12m、18m、32m、46m、57m、79m，而土壤電阻率分別設(shè)定為 100Ω ·ηι、20〇Ω ·ηι、 300 Ω ·πι、400Ω ·πι、500Ω ·πι、800Ω ·πι、1000Ω ·πι、1500 Ω ·πι、2000Ω ·πι、2500Ω ·πι、 3000Ω 通過仿真計(jì)算得到?jīng)_擊接地電阻分布如圖2所示。將圖2中各條曲線進(jìn)行函數(shù) 擬合，得到?jīng)_擊接地電阻R與接地極射線長(zhǎng)度1的函數(shù)關(guān)系為
[0025] R = a · ebl+c (I ^ 0)
[0026] 式中，a、b、c為與土壤電阻率相關(guān)的系數(shù)。
[0027] 沖擊接地電阻與射線長(zhǎng)度呈雙指數(shù)關(guān)系，然而隨著土壤電阻率的變化，系數(shù)a、b、c 會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，因此可以認(rèn)為，系數(shù)a、b、c是土壤電阻率的相關(guān)函數(shù)，根據(jù)圖2中的數(shù) 據(jù)，可以得到土壤電阻率與系數(shù)a的關(guān)系，如圖3所示，將附圖3的曲線擬合得到系數(shù)a與 土壤電阻率P的函數(shù)關(guān)系為：
[0028] a = 0· 02 · P -0· 97
[0029] 同樣根據(jù)圖2中的數(shù)據(jù)，可以得到土壤電阻率與系數(shù)b的關(guān)系，如圖4所示，將圖 4的曲線擬合得到系數(shù)b與土壤電阻率P的函數(shù)關(guān)系為：
[0031] 同樣根據(jù)圖2中的數(shù)據(jù)，可以得到土壤電阻率與系數(shù)c的關(guān)系，如圖5所示，將圖 5的曲線擬合得到系數(shù)c與土壤電阻率P的函數(shù)關(guān)系為
[0032] C=L 1+0. 009 · P
[0033] 由上文所述，典型桿塔接地裝置的沖擊接地電阻與土壤電阻率、射線長(zhǎng)度的綜合 表達(dá)式為：
[0036] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案還包括以下步驟：
[0037] 第一步，收集被測(cè)輸電線路桿塔所在地的土壤電阻率P及接地體射線的長(zhǎng)度1 ;
[0038] 第二步，采用下式估算被測(cè)桿塔接地體的沖擊接地電阻；
[0041] 上述步驟中，第一步桿塔所在地的土壤電阻率P可以通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)得到。
[0042] 下面通過實(shí)施案例，介紹現(xiàn)場(chǎng)中【具體實(shí)施方式】。
[0043] 第一步，通過查找現(xiàn)場(chǎng)輸電線路桿塔資料，得到某桿塔對(duì)應(yīng)的接地體射線長(zhǎng)度為 46m :現(xiàn)場(chǎng)采用四極法測(cè)量該處的土壤電阻率為650 Ω · m ;
[0044] 第二步，測(cè)評(píng)過本發(fā)明給出的估算公式，計(jì)算得到該桿塔接地體的沖擊接地電阻 為：
[0047] 計(jì)算得到：R = 8. 22 ( Ω )，仿真結(jié)果為R = 8. 82 ( Ω )，相對(duì)誤差為6. 7%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種500kV輸電線路桿塔接地體，用于估算輸電線路桿塔接地體在2. 6/50ys標(biāo)準(zhǔn) 波型雷電流作用下的沖擊接地電阻；其特征在于，所述桿塔接地體包括由四根18米長(zhǎng)扁鋼 或圓鋼組成的正方形方框，該正方形方框的四根扁鋼或圓鋼同時(shí)將左側(cè)或右側(cè)向外延長(zhǎng)， 形成風(fēng)車狀射線，射線長(zhǎng)度為1 ;其中扁鋼的截面寬度大于40毫米，厚度大于或等于5毫 米；當(dāng)采用圓鋼時(shí)，圓鋼直徑大于10毫米。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種500kV輸電線路桿塔接地體的沖擊接地電阻的估算方 法，其特征在于， 包括以下步驟： 第一步，收集被測(cè)輸電線路桿塔接地體所在地的土壤電阻率P及接地體射線的長(zhǎng)度 1 ; 第二步，采用下式估算被測(cè)桿塔接地體的沖擊接地電阻；
【專利摘要】一種500kV輸電線路桿塔接地體及其沖擊接地電阻的估算方法。本發(fā)明用于估算輸電線路桿塔接地體在2.6/50μs標(biāo)準(zhǔn)波型雷電流作用下的沖擊接地電阻；該發(fā)明中，桿塔接地體包括由四根18米長(zhǎng)扁鋼或圓鋼組成的正方形方框，該正方形方框的四根扁鋼或圓鋼同時(shí)將左側(cè)或右側(cè)向外延長(zhǎng)，形成風(fēng)車狀射線，射線長(zhǎng)度為l；其中扁鋼的截面寬度大于40毫米，厚度大于或等于5毫米；當(dāng)采用圓鋼時(shí)，圓鋼直徑大于10毫米。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明提出的方法能用于估算輸電線路典型桿塔接地體在2.6/50μs雷電流作用時(shí)的沖擊接地電阻，為輸電線路的耐雷水平評(píng)估提供評(píng)判依據(jù)，并能用于指導(dǎo)輸電線路典型桿塔接地體的改造，確保人員與設(shè)備安全。
【IPC分類】G01R27/20, H01R4/66
【公開號(hào)】CN105098391
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510531134
【發(fā)明人】馬御棠, 曹曉斌, 周仿榮, 高竹清, 于虹, 錢國超, 鐘劍明
【申請(qǐng)人】云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年8月26日