[发明专利]一种不同含水量下分层土壤动态电阻特性试验方法

说明书

一种不同含水量下分层土壤动态电阻特性试验方法，包括测试系统的搭建，测试系统包括含左右铜电极的土壤箱，数字控制器和滴灌装置等可实现箱内水分的精确控制；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；右铜电极连接到冲击电流发生器的接地；还包括绝缘隔板，可将土壤箱从左至右分割为两个以上的空间；试验方法还包括土壤填充以及含水量控制、评估土壤样品在当前含水量时的电压与电流和评估土壤动态电阻特性等步骤。本发明能有效模拟接地系统周围土壤水平分层工况，可对水分含量精确控制，有利于分析分层土壤中含水量与土壤动态电阻之间的关联性。

技术领域

本发明属于电力系统接地技术领域，具体涉及一种不同含水量下分层土壤动态电阻特性试验方法。

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，进而造成线路跳闸等事故，降低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，可有效地将雷电流泄入大地，因而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、能量高，易使接地体周围土壤发生局部击穿，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火花放电等电阻动态变化过程。土壤电阻的动态变化会改变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，冲击下杆塔接地装置周边土壤动态电阻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装置埋于土壤中，其冲击特性与接地体周围土壤电阻动态特性密切相关。目前国内对土壤电阻动态特性的研究，主要通过计算机仿真来模拟土壤的电离过程以及火花放电现象，而土壤在冲击电流下的电阻动态特性受到很多因素的影响，比如：冲击电流幅值、水分含量、土壤成分与结构、土壤密度、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动态特性变得更加复杂，其中土壤水分含量往往很大程度影响土壤电阻动态特性，对整个接地系统冲击暂态特性影响巨大。因此为了准确地分析土壤动态电阻特性，急需要建立一种智能测控方法，能在考虑土壤分层情况以及含水量的情况下，实现土壤动态电阻特性的评估，进而有利于接地装置的优化设计和输配电系统安全评估技术的升级。

发明内容

本发明的目的是提供一种不同含水量下分层土壤动态电阻特性试验方法。

实现本发明目的的技术方案如下：

第一步：搭建不同含水量下分层土壤动态电阻的测试系统：包括土壤动态电阻测试箱；土壤动态电阻测试箱上壁设置有滴灌装置；土壤动态电阻测试箱左侧壁设置有左铜电极，右侧壁设有右铜电极，左铜电极和右铜电极均为竖直圆盘；土壤动态电阻测试箱上面板设有螺钉；土壤动态电阻测试箱内部含有一块以上平行于左铜电极和右铜电极表面的绝缘隔板；土壤动态电阻测试箱的左上部、右上部、左下部和右下部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；土壤动态电阻测试箱以外的装置包括冲击电流发生器、分压器、接地装置、水分分析仪、数字控制器、电流采集模块、上位机、高压电缆、电缆接头以及铜导线；

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，左铜电极紧贴土壤动态电阻测试箱左侧内壁；右铜电极紧贴土壤动态电阻测试箱右侧内壁，并通过铜导线连接到接地装置；冲击电流发生器的接地端和分压器的接地端均连接到接地装置，接地装置接地；分压器通信端连接到上位机；电流采集模块测量端连接到铜导线，电流采集模块通信端连接到上位机；绝缘隔板可竖直插入或抽出土壤动态电阻测试箱，当绝缘隔板插入土壤动态电阻测试箱时，将土壤动态电阻测试箱从左至右分割为两个以上的空间；