【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及輸電線路接地，尤其涉及一種導電混凝土桿塔的接地裝置及接地方法。
技術(shù)介紹
1、桿塔的接地裝置可以降低輸電線路的雷擊風險，避免單相故障。接地電阻是桿塔接地裝置的核心參數(shù)。接地電阻過大，故障電流無法迅速有效地泄放到大地，增加了觸電的風險。接地電阻過小，接地極吸收電荷，容易產(chǎn)生電腐蝕。因此需要提前測量所在地區(qū)土壤電阻率，設(shè)置合理的接地電阻區(qū)間。中國專利公開號cn110726879a公開了基于精準測量技術(shù)的輸電線路桿塔接地電阻監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在每一現(xiàn)場測試端設(shè)置電阻傳感器，電阻傳感器包括觸發(fā)電源和感應電流模塊，觸發(fā)電源與電壓線圈連接，產(chǎn)生恒定交流電壓。電壓被施加在被測回路中，感應電流模塊與電流線圈連接，在被測回路上產(chǎn)生電流，根據(jù)電壓和電流測出回路中的接地電阻值?，F(xiàn)有桿塔通常由多組固定在大地土壤層內(nèi)的導電混凝土立柱組成，導電混凝土立柱共同充當接地裝置的接地極，多根導電混凝土立柱并聯(lián)獲得立柱組合電阻。
2、受散流效應的影響，立柱組合電阻包含導電混凝土立柱的理想接觸電阻以及散流效應引起的電阻。散流效應引起的電阻與理想接觸電阻并聯(lián)，進一步降低了立柱組合電阻，導致導電混凝土立柱吸收土壤層電荷。散流模型構(gòu)建難度大，難以直接測量。中國專利公開號cn118520542a公開了一種桿塔和接地裝置組合的接地計算方法，該方法利用矩量法計算桿塔基礎(chǔ)與接地裝置的組合接地電阻，獲取工頻與沖擊接地電阻，嘗試解決桿塔混凝土立柱組合的電阻建模復雜的問題。散流效應反映土壤層狀況，間接影響接地電阻的允許范圍。現(xiàn)有技術(shù)雖然給出了立柱組合接地電阻的測算
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本專利技術(shù)提出了一種導電混凝土桿塔的接地裝置及接地方法，結(jié)合導電混凝土立柱的接觸電阻和土壤層的散流效應補償桿塔接地電阻，提高接地安全性，同時避免導電混凝土立柱的電腐蝕。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
3、一種導電混凝土桿塔的接地裝置，包括：
4、固定在桿塔頂端的避雷線；
5、至少兩組埋設(shè)在土壤層的導電混凝土立柱，導電混凝土立柱的頂端固定在桿塔底端；
6、埋設(shè)在土壤層的參考電極；
7、一接地單元，接地單元經(jīng)主回路連接避雷線、導電混凝土立柱和參考電極，接地單元包括一基礎(chǔ)接地電阻；
8、一校準單元，校準單元經(jīng)校準回路連接導電混凝土立柱和參考電極，該校準單元用于采集導電混凝土立柱的立柱組合電阻和土壤電阻率；
9、第一處理單元，第一處理單元用于根據(jù)土壤電阻率和立柱組合電阻計算土壤層的散流參數(shù)；
10、連接至輸電線的檢測單元，檢測單元用于采集輸電線的零序電壓；
11、第二處理單元，第二處理單元用于根據(jù)零序電壓預測輸電線的電壓波動概率；
12、一第一補償單元，第一補償單元具有第一補償電阻，第一補償電阻并聯(lián)至基礎(chǔ)接地電阻；
13、一第二補償單元，第二補償單元具有第二補償電阻，第二補償電阻串聯(lián)至立柱組合電阻；
14、控制單元，控制單元用于生成時序控制信號，該時序控制信號控制參考電極、導電混凝土立柱的開關(guān)狀態(tài)；
15、數(shù)據(jù)分析單元，數(shù)據(jù)分析單元用于根據(jù)基礎(chǔ)接地電阻和立柱組合電阻計算第一補償電阻，并根據(jù)散流參數(shù)和電壓波動概率計算第二補償電阻。
16、在本專利技術(shù)中，時序控制信號包括將參考電極切入校準回路的第一開關(guān)信號、將參考電極切入主回路的第二開關(guān)信號、將導電混凝土立柱切出主回路的第三開關(guān)信號以及將導電混凝土立柱切入校準回路的第四開關(guān)信號。
17、在本專利技術(shù)中，在第一開關(guān)信號的低電平周期內(nèi)生成第二開關(guān)信號的高電平周期，在第二開關(guān)信號的高電平周期內(nèi)生成第三開關(guān)信號的高電平周期，在第三開關(guān)信號的高電平周期內(nèi)生成第四開關(guān)信號的高電平周期。
18、在本專利技術(shù)中，校準單元包括激勵模塊、電流測量模塊、電壓測量模塊、電流極和電壓極，激勵模塊向電流極、參考電極和導電混凝土立柱注入激勵電流，電流測量模塊測量電流極的電流值。
19、在本專利技術(shù)中，第一開關(guān)信號處于高電平周期時，校準單元采集電流值i1和電壓值u1，土壤電阻率ρ=2π(s1s2)(u1/i1)/(s1+s2)，s1為參考電極與電壓極的距離，s2為電壓極與電流極的距離。
20、在本專利技術(shù)中，第四開關(guān)信號處于高電平周期時，校準單元采集電流值i2和電壓值u2，立柱組合電阻r2=u2/i2。
21、在本專利技術(shù)中，第一處理單元計算理想接觸電阻r3，r3=ρln(8h2/h1-1)/(2πh2)，h1為導電混凝土立柱的直徑，h2為導電混凝土立柱的長度，土壤層的散流參數(shù)λ=?r3/(r3-mr2)，m為導電混凝土立柱的數(shù)量。
22、在本專利技術(shù)中，第二處理單元統(tǒng)計自然周期內(nèi)零序電壓大于10v的次數(shù)n'，電壓波動概率p=n'/n，n為該自然周期內(nèi)的雷擊次數(shù)。
23、在本專利技術(shù)中，所述第一補償單元具有第一電位器，第二補償單元具有第二電位器，第一補償電阻r'=r4(r0-r2)/(r4-r0+r2)，r0為設(shè)計接地電阻，r4為基礎(chǔ)接地電阻，第二補償電阻r''=(r0-r2)/(λep)，e為自然數(shù)。
24、一種根據(jù)所述導電混凝土桿塔的接地裝置的接地方法，包括以下步驟：
25、步驟1：將參考電極切入校準回路，校準單元經(jīng)校準回路連接至參考電極，校準單元采集土壤電阻率；
26、步驟2：將參考電極切入主回路，接地單元經(jīng)主回路連接參考電極；
27、步驟3：將導電混凝土立柱切出主回路，接地單元與導電混凝土立柱斷開；
28、步驟4：將導電混凝土立柱切入校準回路，校準單元經(jīng)校準回路連接至導電混凝土立柱，校準單元采集立柱組合電阻；
29、步驟5：根據(jù)土壤電阻率和立柱組合電阻計算土壤層的散流參數(shù)；
30、步驟6：檢測單元連接至輸電線，檢測單元采集輸電線的零序電壓；
31、步驟7：根據(jù)零序電壓預測輸電線的電壓波動概率；
32、步驟8：根據(jù)基礎(chǔ)接地電阻和立柱組合電阻計算第一補償電阻，并根據(jù)散流參數(shù)和電壓波動概率計算第二補償電阻；
33、步驟9：在基礎(chǔ)接地電阻并聯(lián)第一補償電阻，在立柱組合電阻串聯(lián)第二補償電阻。
34、實施本專利技術(shù)的導電混凝土桿塔的接地裝置及接地方法，具有以下有益效果：本專利技術(shù)可以根據(jù)當前的立柱組合電阻提供第一補償電阻，第一補償電阻與初始的基礎(chǔ)接地電阻并聯(lián)，降低主回路的綜合接地電阻，將避雷線的高壓電流順利引導至大地土壤層，提高接地安全性。同時根據(jù)土壤電阻率與立柱組合電阻計算散流參數(shù)，根據(jù)當前散流參數(shù)和電壓波動概率提供第二補償電阻，第二補償電阻增加主回路的綜合接地電阻，避免由于散流效應導致綜合接地電阻過低造成電荷量聚集，進而避免導電混凝土立柱產(chǎn)生電腐蝕。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種導電混凝土桿塔的接地裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導電混凝土桿塔的接地裝置，其特征在于，時序控制信號包括將參考電極切入校準回路的第一開關(guān)信號、將參考電極切入主回路的第二開關(guān)信號、將導電混凝土立柱切出主回路的第三開關(guān)信號以及將導電混凝土立柱切入校準回路的第四開關(guān)信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導電混凝土桿塔的接地裝置，其特征在于，在第一開關(guān)信號的低電平周期內(nèi)生成第二開關(guān)信號的高電平周期，在第二開關(guān)信號的高電平周期內(nèi)生成第三開關(guān)信號的高電平周期，在第三開關(guān)信號的高電平周期內(nèi)生成第四開關(guān)信號的高電平周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導電混凝土桿塔的接地裝置，其特征在于，校準單元包括激勵模塊、電流測量模塊、電壓測量模塊、電流極和電壓極，激勵模塊向電流極、參考電極和導電混凝土立柱注入激勵電流，電流測量模塊測量電流極的電流值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的導電混凝土桿塔的接地裝置，其特征在于，第一開關(guān)信號處于高電平周期時，校準單元采集電流值i1和電壓值u1，土壤電阻率ρ=2π(s1s2)(u1/i1)/(s1+s2)，s1
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導電混凝土桿塔的接地裝置，其特征在于，第四開關(guān)信號處于高電平周期時，校準單元采集電流值i2和電壓值u2，立柱組合電阻r2=u2/i2。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的導電混凝土桿塔的接地裝置，其特征在于，第一處理單元計算理想接觸電阻r3，r3=ρln(8h2/h1-1)/(2πh2)，h1為導電混凝土立柱的直徑，h2為導電混凝土立柱的長度，土壤層的散流參數(shù)λ=?r3/(r3-mr2)，m為導電混凝土立柱的數(shù)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的導電混凝土桿塔的接地裝置，其特征在于，第二處理單元統(tǒng)計自然周期內(nèi)零序電壓大于10V的次數(shù)N'，電壓波動概率p=N'/N，N為該自然周期內(nèi)的雷擊次數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的導電混凝土桿塔的接地裝置，其特征在于，所述第一補償單元具有第一電位器，第二補償單元具有第二電位器，第一補償電阻r'=r4(r0-r2)/(r4-r0+r2)，r0為設(shè)計接地電阻，r4為基礎(chǔ)接地電阻，第二補償電阻r''=(r0-r2)/(λep)，e為自然數(shù)。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述導電混凝土桿塔的接地裝置的接地方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種導電混凝土桿塔的接地裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導電混凝土桿塔的接地裝置，其特征在于，時序控制信號包括將參考電極切入校準回路的第一開關(guān)信號、將參考電極切入主回路的第二開關(guān)信號、將導電混凝土立柱切出主回路的第三開關(guān)信號以及將導電混凝土立柱切入校準回路的第四開關(guān)信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導電混凝土桿塔的接地裝置，其特征在于，在第一開關(guān)信號的低電平周期內(nèi)生成第二開關(guān)信號的高電平周期，在第二開關(guān)信號的高電平周期內(nèi)生成第三開關(guān)信號的高電平周期，在第三開關(guān)信號的高電平周期內(nèi)生成第四開關(guān)信號的高電平周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導電混凝土桿塔的接地裝置，其特征在于，校準單元包括激勵模塊、電流測量模塊、電壓測量模塊、電流極和電壓極，激勵模塊向電流極、參考電極和導電混凝土立柱注入激勵電流，電流測量模塊測量電流極的電流值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的導電混凝土桿塔的接地裝置，其特征在于，第一開關(guān)信號處于高電平周期時，校準單元采集電流值i1和電壓值u1，土壤電阻率ρ=2π(s1s2)(u1/i1)/(s1+s2)，s1為參考電極與電壓極的距離，s2為電壓極與電流極的距離...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：田旭，裴鋒，劉欣，賈蕗路，鄧辰星，曾祥，程宏波，
申請(專利權(quán))人：華東交通大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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