一种用于接地装置冲击特性测试的100kA雷电流发生器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统接地技术领域，特别涉及一种用于接地装置冲击特性测试的I OOkA雷电流发生器。
【背景技术】
[0002]电力系统有工作、防雷、安全等多种形式的接地需要，它们是保证电力系统安全、稳定运行不可缺少的重要部分。随着西电东送和南北互供的全国联网战略的实现，我国电力工业将在未来15?20年内保持快速增长，需要建设大量的330kV、500kV、750kV和100kV超(特)高压变电站和杆塔，同时为了确保电网运行过程中，工作人员和电气设备的安全，需要专门为这些变电站和杆塔建设大量的接地设施。土壤特性参数及火花放电模型的研究，正是为了更好地设计、建设、维护电力系统的接地设施，而展开的非常紧迫，且具有十分重要意义的工作。
[0003]摸清土壤电阻率、阻抗和介电常数存在的频变特性，是为了更好地设计接地装置。电力系统的运行经验表明，大多数输电线路事故都是由于雷击输电线路或杆塔引起跳闸所致。例如，根据电网故障分类统计表明，在我国跳闸率比较高的地区，高压线路运行的总跳闸次数中，由雷击引起的次数约占40?70%，这将给社会带来巨大的经济损失。国内外的运行经验和理论分析表明，有效降低杆塔接地电阻是改善输电线路直击雷保护效果的最为有效的措施。在线路杆塔的防雷性能设计中，其接地装置的暂态接地阻抗取值，直接影响到线路的防雷效果。在国内外的输电线路防雷分析计算中，输电线路杆塔接地装置暂态接地阻抗通常只采用特定值的集中参数电阻来模拟，例如，目前得到广泛应用的⑶EGS等接地分析软件仍无法考虑在雷击过程中土壤电离所引起的非线性特性。而事实上，在冲击电流作用下，接地装置的暂态接地阻抗是随时间动态变化的，并呈现复杂的非线性特性。
[0004]输电线路走廊不可避免地会经过高土壤电阻率山区。由于在传统的降阻思路中将接地装置等效为集中参数电阻来处理，因而只能从静态的角度提出改善接地装置散流性能的措施。而这些传统措施在土壤电阻率很高时，其降阻效率有限，对线路防雷性能的改善不明显。如果能准确地计算接地装置冲击动态过程，就可以针对造成雷击闪络最严重的冲击电流波头时段，从改善冲击电流波头时段地中电场分布的角度来提高接地装置的冲击散流效率，降低冲击电流波头时段的暂态接地阻抗。
[0005]因而，目前采用特定值的集中参数电阻来模拟接地装置进行输电线路防雷分析的方法，是造成防雷分析结果与实际运行统计数据相差较大的主要原因之一。准确地计算接地装置的动态冲击特性参数是接地设计、输电线路防雷性能分析的基础。研究接地装置冲击特性，及土壤电阻率、阻抗和介电常数存在的频变特性对于优化输电线路接地装置的设计、保证安全运行、减少线路维护成本具有十分重要的意义。
[0006]为开展接地装置冲击特性的试验研究，需构建产生类似雷电冲击电流的试验回路，以模拟真实雷电流在接地装置上的散流过程及其呈现的地电位升。学者P.L.Bel lasch1、A.C.Liew、A.Ger1、S.Sk1ka等人构建了不同型式的接地冲击试验回路，其中S.Sk1ka的试验回路中，作用在接地装置上的冲击电流峰值是目前最高的，达到了40kA；学者K.J.Nixon采用了类似于田径场跑道形状的金属环形回流电极，并以回流电极上对称的两点作为试验回路的回流点，可较好地模拟冲击电流在接地装置及其周围土壤中的散流过程;学者N.Harid等人采用了直径60m的金属圆环形回流电极，并在回流电极上均匀布置了8根垂直接地体，但其试验回路中仅包含一台冲击电流发生器和一个回流点，从而致使接地装置周围的电流分布与真实雷电流分布情况不符。国内的冲击接地真型试验一般是在现场组装冲击电流发生器，并将回流电极布置在接地装置一侧较远的位置;而模拟试验大多在半球形模拟槽中进行，并将半球形模拟槽的金属球面电极作为回流电极。分析目前冲击接地试验的现状，主要存在以下不足:(I)真型试验中作用在接地装置上的冲击电流峰值小于实际监测的雷电流峰值，从而造成对火花效应的模拟缺乏真实性；(2)冲击电流在接地装置及其周围土壤中的分布与真实雷电流的辐射形流散分布方式还存在差异。上述两个方面的欠缺可导致接地装置暂态地电位升、流散电流及其分布与实际情况相比出现一定的偏差。
[0007]接地装置冲击特性的研究方法主要包括仿真计算、模拟试验和真型试验。仿真计算具有效率高、通用性好、成本低的优点，但其暂态模型是建立在一定假设条件下的，因此其准确性、有效性还需大量试验数据来验证。试验研究能较全面地反应接地装置在冲击电流作用下的响应及其客观规律，可为接地工程设计与改造提供与真实情况相符的基础数据，但目前试验所需的冲击电流发生器及其试验回路的研制水平在一定程度上制约了接地装置冲击特性的深化研究，亟待研制出更高技术参数的冲击大电流试验系统来满足该邻域的研究需要。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种用于接地装置冲击特性测试的10kA雷电流发生器，以解决上述技术问题。
[0009]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0010]—种用于接地装置冲击特性测试的10kA雷电流发生器，包括发电机、直流充电装置和冲击发生器主体；
[0011]发电机的输出端连接直流充电装置的输入端，直流充电装置的输出端连接冲击发生器主体的输入端；
[0012]冲击发生器主体具体包括3个充电电阻R、7个波尾电阻Rt、波前电阻Rf、隔离球隙g0、点火球隙gl、中间球隙g2?g4、主电容Cl?C4、接地装置试品CO和3个对地电容Cs;
[0013]点火球隙gl的一端和主电容Cl的一端连接连接点I;中间球隙g2的一端和主电容C2的一端连接连接点3;中间球隙g3的一端和主电容C3的一端连接连接点5;中间球隙g4的一端和主电容C4的一端连接连接点7;连接点1、3、5、7之间各串联一个充电电阻R;连接点3、
5、7各连接有一个对地电容Cs;点火球隙gl的另一端接地;主电容Cl的另一端连接连接点2;连接点2通过一个波尾电阻Rt接地;主电容C2的另一端通过一个连接连接点4;主电容C3的另一端连接连接点6;主电容C4的另一端连接连接点8;中间球隙g2的另一端通过一个波尾电阻Rt连接连接点2，通过另一个波尾电阻Rt连接连接点4;中间球隙g3的另一端通过一个波尾电阻Rt连接连接点4，通过另一个波尾电阻Rt连接连接点6;中间球隙g4的另一端通过一个波尾电阻Rt连接连接点6，通过另一个波尾电阻Rt连接连接点8;隔离球隙gO—端连接接地装置试品CO—端，另一端通过波前电阻Rf连接连接点8;接地装置试品CO另一端接地。
[0014]进一步的，试验变压器T、保护电阻r和高压硅堆D组成直流充电装置;试验变压器T的副边一端经保护电阻r连接高压娃堆D的负极，另一端接地;高压娃堆D的正极连接连接点
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[0015]进一步的，所述发电机为功率30KW、输出电压为380V的柴油发电机;发电机的输出端与直流充电装置之间设置有隔离变压器。
[0016]进一步的，直流充电装置用于将发电机输出的380V交流电转换为95kV直流电；试验变压器T的额定容量为60kVA;高压硅堆D采用500kV/1000mA的高压整流硅堆，反向耐压2500kV，平均电流2 1A。
[0017]进一步的，主电容Cl?C4的电容为6±0.05yF，额定电压lOOkV，主电容Cl?C4的固有电感<0.25μΗ。
[0018]进一步的，波头电阻和波尾电阻均采用板形结构，无感绕制。
[0019]进一步的，所述一种用于接地装置冲击特性测试的10kA雷电流发生器还包括用于采集接地装置试品回路上的电压和电流的脉冲分压器和罗氏线圈。
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