[发明专利]一种城市输电线路钢管塔接地装置安全设计指标的确定法

说明书

本发明提供一种城市输电线路钢管塔接地装置安全设计指标的确定法，该方法包括：以现有输电钢管塔典型接地设计为模型，结合相关规程和人体短路电阻参数，提出输电杆塔接地装置的安全指标(跨步电压和接触电压)；利用CDEGS接地计算软件对其雷电冲击短路以及工频短路下的安全指标值进行仿真计算；通过对比目标值和实际值，得到影响杆塔接地安全性的关键指标，并为安全设计提供目标参数。

技术领域

本发明设计城市输电线路钢管塔的接地装置安全设计领域。

背景技术

现阶段的城市输电网由于考虑到经济效益等问题，仍然较多采用架空线路的形式。钢管塔是城市输电线路杆塔的典型塔型。城市输电钢管塔大都分布在马路边或马路中央的花坛中，属于人流密集区域。当城市输电钢管塔发生工频或雷击接地短路故障时，会造成杆塔周围地电位的急剧升高，在杆塔周围产生危险的跨步电压和接触电压，从而威胁人身安全。因而，对于城市钢管塔的接地指标，除了接地电阻之外，还应注重考虑接触电压和跨步电压等安全性指标。针对城市输电钢管塔接地装置的安全设计，对确保周围人员安全具有重要意义。

国内外对接地装置的安全性设计和研究主要针对发电厂、变电站的接地网。通过对矩形地网内部网格调控，地表铺设沥青、砾石等方法，使得周边电位梯度、设备接触电压和跨步电压等接地安全参数满足安全值的要求。对于输电线路杆塔接地的研究主要集中在高土壤电阻率地区(尤其是山岩地区)接地降阻方面，提出了针刺式接地装置、柔性石墨接地极、长垂直接地极和空腹式接地装置等新型接地降阻方法。

但目前城市输电杆塔安全优化设计缺少针对性的指标参数，如雷击或者工频接地短路所造成的接地安全指标，即接地安全指标优化设计对象不明确。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种城市输电线路钢管塔接地装置安全设计指标的确定方法，用以作为城市输电线路钢管塔接地装置在安全设计阶段的参考指标，从而确保接地装置的设计符合安全规范，并为接地装置的后续优化过程提供合理的优化目标值。

为解决上述问题，本发明提出的技术方案为：

一种确定城市输电线路钢管塔接地装置安全设计指标的确定方法，包括：

以现有输电钢管塔典型接地设计为对象，结合相关规程和人体短路电阻参数，提出输电杆塔接地装置安全指标(跨步电压和接触电压)的目标值；利用CDEGS接地计算软件对其雷电冲击短路以及工频短路下的安全指标实际值进行仿真计算；通过对比目标值和实际值，得到影响杆塔接地安全性的关键指标，并为安全设计提供目标参数。

综上，本专利提出的确定方法分3个步骤：

步骤1：城市钢管塔接地装置安全指标目标值的计算：

(1)工频接地短路时的安全指标-工频跨步电压和工频设备接触电压

根据电击事故时人体的分布参数等效电路，当人在地面行走时，人的两脚和地面的接触电阻R_F及人体电阻R_B串联，得到两脚间的耐受跨步电压U_s为：

U_s＝(R_B+6ρ)×I_k (1)

式中：R_B为人体电阻，ρ为表层土壤电阻率，I_k为不同体重k下人体的安全电流。因此当没有人站立于地面时，两脚所对应的两点间的电位差，即跨步电压V_s为：

当人站立地面用手去接触接地体的金属导体时，人的两只脚和土壤间的接触电阻是并联的，人的手和脚间所受的实际电压即耐受接触电压U_T为：