一种测试地网跨步电压和接触电压的方法技术

一种测试地网跨步电压和接触电压的方法，尤其涉及一种测试地网跨步电压和接触电压的短电流极方法，主要由于在保证测试精度的前提下，适当减小电流极的放线距离可显著降低测试成本，提高测试效率。本发明专利技术对跨步电压、接触电压测试误差的影响，提出了大型地网测试中电流极放线距离的选取原则，并在超高压变电站接地网的测试中进行了验证，测试结果较好地验证了本文提出的短电流极测试方法的准确性和高效性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电压的测量方法，具体涉及一种能在保证测量精度的基础上，缩短电流极的放线距离。
技术介绍
跨步电压、接触电压的测试因受诸多因素的影响，长期以来一直是困扰电力部门的技术难题。大型接地网特指500kV及以上电压等级的变电站接地网。与一般的接地网相比，大型接地网占地面积大、结构复杂、连接设备繁多，并且在故障电流作用下产生的地表电位分布极不均匀。因此逐点测量大型接地网的跨步电压和接触电压工作量巨大，通常在测试中选取最大值可能出现的区域或人员经常活动的区域进行重点测试。由于大型接地网的对角线长，一般超过300m，若按《接地装置特性参数测量导则(DL/T475-2006)》中的要求，电流极的放线距离将超过1500m，放线工作量太大。文献《发电站大型接地网跨步电压的测量方法及降低方法》根据DL/T475-2006《接地装置特性参数测量导则》测量跨步电压的方法，通过大电流发生器模拟一个故障电流给被测物体，再用内置等效人体电阻的电压表对模拟人体双脚的电极进行了跨步电压的测量，能够得到跨步电压值，但并未对跨步电压测量方法提出优化。中国专利“一种跨步电压及接触电压的测量方法《CN102901857A》”在接地装置和预设位置电流桩接入与工频相差设定频率的电源，将第一人体模拟电阻的两端设置为具有固定的预设距离，在接地装置与电流桩之间将第一人体模拟电阻的两端接地，从而利用电压表测出跨步电压和接触电压。但其未考虑土壤的均匀性，且需要架设电流桩等设备，过程繁琐，工作量大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种测试地网跨步电压和接触电压的短电流极方法，它能解决在现有大型接地网中对跨步电压和接触电压进行检测时，电流极放线过长以及检测过程繁琐的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种在均匀土壤中测试地网跨步电压和接触电压的方法，它包括以下步骤：1)建立接地网仿真计算模型，进行仿真计算，得到电流极不同放线距离下的感应电压和接触电压值；2)选取该接地网对角线上的跨步电势、接触电势最大值的测试误差作为衡量电流极放线距离的选取依据，计算跨步电势、接触电势的实际值、测试值和测试误差；3)在保证跨步电势、接触电势最大值的误差均在5％范围内条件下，得出满足条件的电流极放线距离值，选取较小的电流极放线距离值；4)在电极放置点上面放置好电极，进行跨步电压和接触电压的测试。一种在不均匀土壤中测试地网跨步电压和接触电压的方法，它包括以下步骤：1)计算折射系数K的值；2)当K≤0.4时，采用单电流极布置方式，S＝2D；当0.4＜K≤0.6时，采用单电流极布置方式，S＝3D时；K＞0.6，采用单电流极布置方式时，S＝4D时，采用两电流极布置方式时，S＝2D时，K相对应区间的S值即为电流极放线距离值；3)在电极放置点上面放置好电极，进行跨步电压和接触电压的测试。在步骤3)中，测量跨步电压时，采用电位极布置方法进行测量。在步骤4)中，测量接触电压时，在水泥路面上设置圆盘电极，圆盘电极采用湿抹布包裹并压上20kg的重物，并在电极附近浇上一定的自来水使电极与水泥路面接触良好，在草地表面设置铁钎电极。与现有技术相比，本专利技术有益效果：(1)将跨步电压和接触电压的测试场地分为均匀土壤中和不均匀土壤中，避免了现有测量方法一味地采用S＝5D的放线距离产生的测量误差。因跨步电压和接触电压的测量 准确性受大地电阻率分布和电流极放线距离影响较大，不同大地电阻率分布情况下跨步电压和接触电压测量时电流极放线距离也有所差别，一味地采用S＝5D的放线距离必然导致测量结果产生误差，本专利技术将测试场地分为均匀土壤中和不均匀土壤中，考虑了大地电阻率分布对测量结果的影响，使得能够在保证测量精度的前提下得出较短的放线距离值，(2)在均匀土壤中，采用本专利技术的方法可避免现有测量方法中盲目放线带来造成的测量误差和工作量大的问题。本专利技术通过将不同放线距离下跨步电压和接触电势的CEDGS仿真值与接地网对角线上的跨步电势、接触电势最大值进行对比，得出测试误差低于5％的放线距离值，从而得到了在保证测量精度基础上的较短放线距离。(3)在不均匀土壤中，通过K值的选择，来得到较短的放线距离，能在保证测量精度的基础上，获得较短的放线距离，同时，可以简化繁琐的检测过程。附图说明图1测试回路模型及地表电位观测线；图2跨步电势的测试误差与反射系数的关系；图3接触电势的测试误差与折射系数的关系；图4跨步电势的测试误差与上层土壤厚度的关系(S＝2D)；图5跨步电势的测试误差与上层土壤厚度的关系(K＝0.8)；图6跨步电势的测试误差与上层土壤厚度的关系(K＝0.6)；图7两电流极的测试回路布置图；图8跨步电压的测试路径；图9测试路径#1上的跨步电势；图10测试路径#2上的跨步电势；图11测试路径#3上的跨步电势；图12测试路径#1上的跨步电压(并联电阻1000Ω)；图13测试路径#1上的跨步电压(并联电阻1500Ω)。具体实施方式考虑大型接地网水平导体的不等间距布置方式，以特高压晋东南变电站的接地网为例，其尺寸为(314×357)m2。为方便建模，将其模型简化为(360×360)m2的方形地网。水平导体不等间距布置，压缩比为0.68，埋深1.2m，导体等效半径为0.012m，水平导体数目为62根，接地网模型、观测对角线以及电流极位置如图1所示。土壤电阻率为100Ω·m，实际地网中的故障电流取45kA；测试回路电流频率为50Hz，幅值为60A，注入点均为地网中心。在均匀土壤情况下：根据理论分析和工程实践经验，方形地网跨步电压的最大值出现在以地网边角点为起点的沿对角线方向的一个跨步处；矩形地网的最大跨步电压出现在地网外沿地网边角平分线(45°线)的第一个跨步处。方孔地网的最大接触电压出现在地网的边角网孔处；长孔地网的最大接触电压则出现在相当于方格网孔边角孔的位置。因此，选取该接地网对角线上的跨步电势、接触电势最大值的测试误差作为衡量电流极放线距离的选取依据。跨步电势、接触电势的实际值、测试值和测试误差如表1所示，实际值是指短路电流流向无穷远处情况下的仿真计算值，测试值是指短路电流通过不同距离的电流极回流情况下的仿真计算值。表1最大跨步电势、接触电势的测试值与测试误差(ρ＝100Ω·m)表中：s——电流极距地网边沿的距离；D——地网对角线长度；εk、εj——跨步电势、接触电势的测试误差，当S＝5D、4D、3D、2D时，最大跨步电势的误差在5％范围内，最大接触电势的误差在1％的范围内。为保证跨步电势、接触电势最大值的误差均在5％范围内，S选取2D即可。改变土壤电阻率为200Ω·m和500Ω·m，进行上述类似的计算与分析：跨步电势、接触电势的绝对值随土壤电阻率的增大而增大，其测试误差也相应增大，但基本维持在与100Ω·m相同的水平上。采用相同的测试误差允许标准，土壤电阻率为200Ω·m、500Ω·m时电流极距离仍选取为二倍对角线长度。在不均匀土壤情况下：假设上层土壤电阻率为100Ω·m，厚度为20m，下层土壤电阻率500Ω·m。单电流极布置方式：(1)计算得出折射系数K的值，K＝0.67；(2)依据水平两层的土壤模型中电流极放线距离的选取原则：K≤0.4，采用单电流极布置方式，S＝2D；0.4＜K≤0.6，采用单电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在均匀土壤中测试地网跨步电压和接触电压的方法，其特征在于它包括以下步骤：1)建立接地网仿真计算模型，进行仿真计算，得到电流极不同放线距离下的感应电压和接触电压值；2)选取该接地网对角线上的跨步电势、接触电势最大值的测试误差作为衡量电流极放线距离的选取依据，计算跨步电势、接触电势的实际值、测试值和测试误差；3)在保证跨步电势、接触电势最大值的误差均在5％范围内条件下，得出满足条件的电流极放线距离值，选取较小的电流极放线距离值；4)在电极放置点上面放置好电极，进行跨步电压和接触电压的测试。

【技术特征摘要】
1.一种在均匀土壤中测试地网跨步电压和接触电压的方法，其特征在于它包括以下步骤：1)建立接地网仿真计算模型，进行仿真计算，得到电流极不同放线距离下的感应电压和接触电压值；2)选取该接地网对角线上的跨步电势、接触电势最大值的测试误差作为衡量电流极放线距离的选取依据，计算跨步电势、接触电势的实际值、测试值和测试误差；3)在保证跨步电势、接触电势最大值的误差均在5％范围内条件下，得出满足条件的电流极放线距离值，选取较小的电流极放线距离值；4)在电极放置点上面放置好电极，进行跨步电压和接触电压的测试。2.一种在不均匀土壤中测试地网跨步电压和接触电压的方法，特征在于它包括以下步骤：1)计算折射系数K的值；2)当K≤0.4时，采用单电流极布置方式，S＝2...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓长征，肖东，邱立，赵自威，傅天弈，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42