一種大型地網的交直流和沖擊特性模擬試驗裝置和方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗裝置和方法，主要包括矩形模擬槽，等值縮小的接地網模型，交、直流試驗電源，沖擊電流發生器及精確定位系統，其特征在于：矩形模擬槽的槽內四壁和底部敷設有金屬網格，構成網狀回流電極，槽中注入液態介質；接地網模型根據實驗目的和內容進行設計制作；精確定位系統由電控移動行車和全站儀組成；通過電控移動行車和全站儀協調工作，便于對矩形模擬槽內的任意點電位進行定點測量。本發明專利技術可以滿足大型接地網直流、工頻、沖擊接地特性的試驗研究，也可以擴展應用于交直流系統對水生物和金屬管道等的影響及腐蝕特性的試驗研究等領域，具有操作簡單，電源容量大，經久耐用，改裝靈活多樣等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及高壓試驗
，具體地說涉及到變電站或發電廠等輸變電設備接地網的交直流模擬試驗方法和沖擊特性模擬試驗裝置及方法。
技術介紹
變電站(發電廠)接地網作為變電站(發電廠)交、直流設備接地以及防雷保護接地，對電力系統的安全穩定運行起著重要作用。當工頻短路時，故障電流會經接地網泄放，當變電站內及附近發生雷擊等事故時，變電站接地系統可能注入高頻大沖擊電流，此時，接地網不同點電位不同，可能產生高電位差危害站內工作人員的人身及設備的安全，以及連接電纜燒毀和二次設備故障。隨著電力系統電壓等級的升高及容量的增加，故障電流增大， 接地網面積擴大，電位分布不均勻度增加，再加上各種微機設備的普遍應用，對接地網和接地布點的要求越來越高。因而在設計時科學地選擇接地網型式，準確評估接地性能，從而構造一個合格的接地網是至關重要的。目前，研究和評估接地網接地性能的方法主要有三種現場實測，數值計算，模擬試驗?，F場實測需要在接地網建設完成后進行，不能在設計階段采用。數值計算的算法具有一定的假設、簡化及近似，其準確性和適用性有待進一步提高；特別是沖擊特性研究方面，對火花放電特性認識不清晰，對放電區域的簡化處理和沖擊散流特性規律的人為假設等都缺乏試驗依據。模擬試驗克服了其他兩種方法的缺點，只需進行一定的投資來建設模擬試驗設備，之后就能長期使用，對于改變接地網模型拓撲結構也十分方便，因而接地模擬技術一直是接地設計的一個有效手段。目前的模擬試驗法一般是用半球形模擬槽，即在地下挖一個半球形接地池，填充土壤或細沙模擬不同的土壤電阻率，不便于觀測火花放電現象；模擬槽半徑一般小于3m，模擬接地網對角線長度不超過I. 5m,由于實際操作可行性使模擬比例尺又不能太大，因此這種模擬槽不能模擬較大尺寸的接地網。中國專利技術專利“接地模擬試驗方法”(申請號201210117351. I)提出了一種內置透明液體的透明容器作為模擬試驗裝置，在其底部裝設可移動滑輪，此模擬系統解決了火花放電觀測等問題，但其對透明容器材料要求較高，容積不能做得太大，相應的也只能模擬小型地網。國內外大型地網的接地特性試驗研究均十分缺乏。有鑒于此，本專利技術提供，以解決上述問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對
技術介紹
提出的問題，提供，該裝置及方法操作方便，能有效反映不同接地型式與不同土壤電阻率情況下接地網各點的電位和電流分布，能方便觀測火花放電，能對包括特高壓交直流變電站類似的大型地網在內的各種規模的接地網的交直流和沖擊特性進行模擬。本專利技術的技術方案是一種大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗裝置，主要包括矩形模擬槽，等值縮小的接地網模型，交、直流試驗電源，沖擊電流發生器及精確定位系統，其特征在于 矩形模擬槽的槽內四壁和底部敷設有金屬網格，構成網狀回流電極，槽中注入液態介質，通過調整矩形模擬槽中液態介質的電阻率或改用不同的介質來模擬土壤電阻率的變化，通過改變網狀回流電極的金屬網格的稀疏程度來實現在均勻媒質中模擬多層媒質中接地網的電場分布； 接地網模型根據實驗目的和內容進行設計制作，通過改變接地網模型的尺寸和型式來模擬不同規模、不同型式的接地網，通過外加工頻、直流和沖擊試驗電壓，模擬不同接地網或不同土壤電阻率下流過工頻、直流和雷電沖擊電流的電位分布和電流分布； 精確定位系統由電控移動行車和全站儀組成；矩形模擬槽的兩個長邊鋪設有電控移動行車的軌道，在軌道之上安裝有電控移動行車的主梁，主梁可沿著軌道移動，在主梁下方安裝有電控移動行車的小車，小車可沿著主梁移動，小車上可承載兩名人員進行試驗操作，通過電控移動行車的控制系統的遙控器可控制主梁和小車的移動，小車可移動至矩形槽內任意位置；在小車上設置了可上下移動的滑桿，在滑桿下端布置了探針，全站儀可識別探針的坐標點，全站儀測量精度1_ ;通過電控移動行車和全站儀協調工作，便于對矩形模擬槽內的任意點電位進行定點測量。如上所述的大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗裝置，其特征在于矩形模擬槽長寬高分別為30m、27m、2. 6m，位于地面以下部分高I. 5m，位于地面以上部分高I. Im,由混凝土澆筑而成，底部和四壁采用防滲水處理，四壁厚度為O. 5m,四壁的頂部采用鋼筋混凝土現澆寬度為I. Om的人行過道，便于試驗人員的操作。如上所述的大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗裝置，其特征在于矩形模擬槽的四個內壁和底部敷設的金屬網格，為防腐和保證通流能力，選用方銅和裸銅線作為回流電極的主材，回流電極的型式和結構能夠根據不同的試驗要求進行變更和重組。如上所述的大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗裝置，其特征在于在矩形模擬槽的一角裝設了進水管和出水管，配置了相應的閥門，便于隨時向槽內注入自來水和泄放出槽內液體，在槽內四角設置了數據色彩清晰的標尺，便于隨時掌握槽內液體深度，液體為透明狀時，后期可配置攝像機進行火花放電直接觀測。如上所述的大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗裝置，其特征在于在矩形模擬槽中心放置了絕緣支撐骨架，材料為環氧樹脂，形狀為圓管式，接地網模型置于其上，兩者均容易移動，便于靈活調整接地網模型的放置位置。如上所述的大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗裝置，其特征在于交、直流試驗電源輸出電壓可調范圍6V 800V，在負載較小的情況下可輸出的電流達300A，沖擊電流發生器有小容量和大容量的兩套，小容量沖擊電流發生器為60kV/10kJ—臺，大容量的沖擊電流發生器為1000kV/180kJ四臺，可根據實驗需求靈活提供各種波形的電壓、電流源。如上所述的大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗裝置，其特征在于在矩形模擬槽四個角的節點處牽引出四根同樣長度的回流引線至電源接地端子排，導線經穿管后布置在水泥臺面下端，防止互相干擾以及風吹日曬引起老化，接頭采用螺栓方式，便于靈活改裝。本專利技術還提供一種大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗方法，采用如上所述的裝置，其特征在于，試驗方法步驟如下 1)根據試驗目的研究試驗方案，制作接地網模型，提出施加電壓、電流大小，需要觀測的參量，以及要觀測的路徑和觀測點間距； 2)布線和儀器儀表接入，將電源兩端分別接在接地網電流注入點和回流極連接的接地端子排上，將與探針連接的電位線和回流極引線接在電壓表的兩端測量地表相對回流極點的電位，也可將一鐵釬接地棒嵌入矩形模擬槽附近的地下，將與該接地極相連接的導線作為電壓表的參考電位接口，測量地表相對無窮遠處零電位點的電位，注入電流可以直接通過交直流電源控制系統讀取，若需要測量其他回路的電流，可以將電流表串聯接入相應的回路或采用電流互感器和萬用表組合的方式測量； 3)試驗前基本參數測量，測量模擬槽內液體電阻率，利用全站儀確定電流注入點坐標作為基準點，各試驗人員之間采用無線對講機聯系； 5)啟動交直流電源，控制交直流電源升壓至需要的電壓、電流水平；· 6)利用電控移動行車的遙控器控制小車沿著設計的觀測線對各觀測點進行依次測量和記錄； 7)分析試驗數據，繪制地表電位分布曲線。本專利技術的有益效果是本專利技術在滿足小型接地網接地模擬試驗的基礎上，可以進一步滿足大型接地網直流、工頻、沖擊接地特性的試驗研究，也可以擴展應用于交直流系統對水生物和金屬管道等的影響及腐蝕特性的試驗研究等領域，具有操作簡單，電源容量大，回流電極布置本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大型地網交直流和沖擊特性模擬試驗裝置，主要包括矩形模擬槽，等值縮小的接地網模型，交、直流試驗電源，沖擊電流發生器及精確定位系統，其特征在于：矩形模擬槽的槽內四壁和底部敷設有金屬網格，構成網狀回流電極，槽中注入液態介質，通過調整矩形模擬槽中液態介質的電阻率或改用不同的介質來模擬土壤電阻率的變化，通過改變網狀回流電極的金屬網格的稀疏程度來實現在均勻媒質中模擬多層媒質中接地網的電場分布；接地網模型根據實驗目的和內容進行設計制作，通過改變接地網模型的尺寸和型式來模擬不同規模、不同型式的接地網，通過外加工頻、直流和沖擊試驗電壓，模擬不同接地網或不同土壤電阻率下流過工頻、直流和雷電沖擊電流的電位分布和電流分布；精確定位系統由電控移動行車和全站儀組成；矩形模擬槽的兩個長邊鋪設有電控移動行車的軌道，在軌道之上安裝有電控移動行車的主梁，主梁可沿著軌道移動，在主梁下方安裝有電控移動行車的小車，小車可沿著主梁移動，小車上可承載兩名人員進行試驗操作，通過電控移動行車的控制系統的遙控器可控制主梁和小車的移動，小車可移動至矩形槽內任意位置；在小車上設置了可上下移動的滑桿，在滑桿下端布置了探針，全站儀可識別探針的坐標點，全站儀測量精度1mm；通過電控移動行車和全站儀協調工作，便于對矩形模擬槽內的任意點電位進行定點測量。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊迎建，董曉輝，王湘漢，童雪芳，戴敏，鄧長征，向念文，彭慶華，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：