[发明专利]一种降低城市输电钢管塔接地装置工频跨步电压的方法

权利要求书

1.一种降低城市输电钢管塔接地装置工频跨步电压的方法，包括如下步骤：

步骤1.根据相关公式计算得到符合人体安全标准的工频跨步电压目标值，符合人体安全标准的工频跨步电压目标值V_s具体计算如下；

其中，R_B为人体电阻，ρ为表层土壤电阻率，人体安全电流I_k满足以下方程：

式中t为工频故障电流持续时间，K为与人体体重有关的能量系数；

步骤2.利用CDEGS接地计算软件计算杆塔接地装置跨步电压和接地电阻的方法，根据CDEGS接地计算软件计算得到的仿真规律，提出在水平接地装置末端添加带有夹角的水平射线，并在水平夹角射线上加装若干垂直接地体的方法降低工频跨步电压；

步骤3.考虑实际施工及接地电阻标准的要求，结合设计总体要求及限制，对水平夹角射线的长度以及角度、垂直接地体的长度及间隔实现优化，给出总体优化方法，直至计算得到的工频跨步电压小于步骤1中目标值，则优化停止，总体优化方法包括如下步骤：

(1)水平夹角射线间的夹角θ取值：夹角θ从180°开始由大到小取值；由于水平夹角射线间的水平宽度H为定值，因此当θ取值确定后，可以求得水平夹角射线的水平方向长度L₂的大小以及夹角形水平射线的长度L₃；

(2)入地电流点右侧接地装置中水平接地体的长度L₁的确定：由于水平接地体承担主要的降低接地装置接地电阻的作用，因此当夹角形水平射线长度L₃确定后，设定入地电流点右侧接地装置水平接地体L₁的初始长度为30m，利用CDEGS接地计算软件计算接地装置的接地电阻；若其接地电阻大于10Ω，则每次将L₁的长度增加5m，直至接地电阻小于10Ω时，L₁的大小得以确定；

(3)在L₁、L₂、L₃和θ取值下，以入地电流点为起点，每隔4米，安装一根长度为2米的50*5的角钢，水平接地体的末端同样铺设长度2米的50*5角钢作为垂直接地极；并计算此时该接地装置的跨步电压分布；

(4)若计算得到的跨步电压最大值小于目标值，则计算结束；若跨步电压最大值小于目标值，则减小夹角形水平射线间夹角θ的大小，按照上述步骤(1)-(3)进行设计和计算，直至在该夹角θ、L₁、L₂和L₃取值下，该接地装置模型的跨步电压幅值小于目标值，则总体优化设计结束；若夹角θ减小到最小值20°时，仍无法满足工频跨步电压目标值的要求，则进入下一步骤(5)；

(5)如果夹角θ减小到最小值20°时，仍无法满足工频跨步电压目标值的要求，则逐步增加水平接地体L₁的长度；长度每次增加5米，直至仿真得到的该接地装置模型的跨步电压幅值小于目标值，则总体优化设计结束。

2.根据权利要求1所述的降低城市输电钢管塔接地装置工频跨步电压的方法，其特征在于步骤2所述的CDEGS接地计算软件对于杆塔接地装置跨步电压和接地电阻的计算方法，具体步骤如下：

A.选择计算接地装置跨步电压与接地电阻的模块：选择MALZ模块进行建模计算，该模块适用于任意土壤结构的频域接地分析；

B.模型建立的方法：仿真模型的搭建在MALZ模块中的SESCAD工具中完成；

C.参数取值的方法：均与接地装置的实际材料属性、尺寸及所处土壤实际参数为准；

D.计算过程及结果呈现：将SESCAD中搭建完成的接地装置模型更新至输入箱并返回MALZ的输入面板，点击运行按钮后，在查看输出中获取仿真结果。

3.根据权利要求1所述的降低城市输电钢管塔接地装置工频跨步电压的方法，其特征在于步骤3所述的设计总体要求及限制，包括如下内容：

a.实际施工中，接地装置的水平夹角射线水平宽度H要求不能超过4m，H取其最大值4m；

b.受到地势以及施工成本的限制，实际施工中的垂直接地体长度不能太长，2m为实际施工长度，因此垂直接地体长度l取值为2m；

c.考虑垂直接地体之间存在屏蔽效应，将垂直接地体间的间隔D定为自身长度的两倍，即D＝2l＝4m；

d.垂直接地极的铺设方法：在整个水平接地装置上，以入地电流点为起点，每隔4米，安装一根长度为2米的50*5的角钢；水平接地体的末端同样铺设长度2米的50*5角钢作为垂直接地极；

e.根据城市输电线路杆塔接地装置的安全标准规定：所有城市接地装置的接地电阻必须小于10Ω。