[发明专利]一种不同水分含量下土壤电阻非线性特性的试验方法

说明书

一种不同水分含量下土壤电阻非线性特性的试验方法，试验方法包括搭建不同水分含量下土壤电阻非线性特性的试验平台；试验平台的冲击电流发生器输出端连接到分压器的高压端，分压器的高压端连接到左铜电极；右铜电极通过冲击电流发生器的接地端连接到接地装置；电流采集模块用于测量流经左铜电极和右铜电极的电流。还包括进行土壤填充以及含水量设定、测量土壤样品在当前含水量时的电压与电流和评估土壤电阻非线性特性等步骤。本发明可以精确控制土壤水分含量稳定在试验设定值，有利于研究水分含量与土壤电阻非线性特性之间的关联性，进而有效评估出该水分含量下土壤试品电阻的非线性特性。

技术领域

本发明属于电力系统接地技术领域，具体涉及一种不同水分含量下土壤电阻非线性特性的试验方法。

背景技术

输电线路杆塔在遭受雷击时，因杆塔接地电阻的存在，塔身上会产生很高的电位，过高的电位将引起杆塔对输电线路的反击，进而造成输电线路跳闸等事故，降低了电力系统的稳定性以及可靠性。输电线路杆塔接地装置的主要功能是当塔顶或避雷线遭受雷击时，有效地将雷电流泄入大地，因此流过接地装置的电流主要是雷电冲击电流。由于雷电流幅值较大，易使接地体周围土壤发生局部击穿，增大了土壤电导，使土壤电阻率下降，另外当土壤中因散流而产生的电场强度超过土壤的临界击穿场强时，接地体周围土壤中就会发生类似空气击穿一样的火花放电过程。土壤非线性特性有助于降低接地体上各点电位及接地体各点之间的电位差，对于降低输电线路杆塔塔顶电位以及发、变电站接地网上的暂态电位升有较明显的效果。由此可见，输配电杆塔接地装置雷电冲击特性的研究对智能电网中建立先进可靠的输配电网络和供电系统，完善电网安全保障和防御体系具有重要意义。

由于输电线路杆塔接地极埋于土壤中，其冲击特性与接地体周围土壤的冲击特性密切相关。目前国内对土壤电阻非线性特性的研究，主要通过计算机仿真来模拟土壤电阻的非线性过程以及火花放电现象，而土壤在冲击电流下的电阻非线性特性受到很多因素的影响，比如：冲击电流幅值、土壤成分与结构、土壤密度、水分含量、温度、外界电场强度等，这些因素导致土壤在高频大冲击电流作用时其电阻非线性特性变得更加复杂，其中土壤水分含量往往很大程度影响土壤电阻非线性特性，对整个接地系统冲击暂态特性影响巨大。为了准确地分析土壤在冲击下的非线性情况，便于进一步地对接地系统冲击暂态特性进行分析，搭建了智能测控试验平台，来分析不同水分含量下土壤电阻非线性特性，用以评估输配电系统的安全性。提供了一种不同水分含量下土壤电阻非线性特性的试验方法，实现了对土壤电阻非线性特性的评估，为有效地设计接地装置提供理论支持。

发明内容

本发明的目的是提供一种不同水分含量下土壤电阻非线性特性的试验方法。

实现本发明目的的技术方案如下：

第一步：搭建不同水分含量下土壤电阻非线性特性的试验平台，试验平台包括土壤箱；土壤箱上面板设有一字槽螺钉；土壤箱上壁设置有滴灌装置；土壤箱左侧壁设置有左铜电极；土壤箱右侧壁设置有右铜电极；左铜电极和右铜电极均为竖直圆盘，且紧贴左右侧壁；土壤箱的左上部、右上部、左下部和右下部还分别设置有第一水分传感器、第二水分传感器、第三水分传感器和第四水分传感器，土壤箱以外的装置包括电缆接头、接地装置、冲击电流发生器、分压器、水分分析仪、数字控制器、电流采集模块、上位机、高压电缆、铜导线；

其中：第一水分传感器、第二水分传感器、第三水分传感器和第四水分传感器分别连接到水分分析仪的输入端，水分分析仪的输出端分别连接到数字控制器和上位机；数字控制器连接到滴灌装置；

冲击电流发生器输出端连接到分压器的高压端，分压器的高压端通过高压电缆和电缆接头连接到左铜电极；右铜电极通过铜导线连接到冲击电流发生器的接地端，接地端连接到接地装置；分压器的接地端也连接到接地装置，分压器的通信端连接到上位机；电流采集模块通信端连接到上位机，电流采集模块测试端连接到铜导线；