接地装置的冲击特性模拟试验装置及方法

摘要

一种接地装置的冲击特性模拟试验装置及方法，属于接地装置的模拟试验领域。本发明装置主要包括冲击电流发生器、半球形试验槽、模拟接地装置、穿芯式电流传感器、冲击电压分压器、宽频数字示波器以及同轴屏蔽电缆等；本发明方法是利用本发明装置，进行接地装置的冲击模拟试验。本发明能准确模拟实际雷电流通过接地装置向周围土壤流散时的土壤放电过程，测量获得接地装置的冲击接地阻抗和接地装置的冲击散流规律，具有可靠性高，安全性好，试验的成本低等特点。本发明可广泛应用于测量冲击大电流作用下接地装置的冲击阻抗和冲击散流规律，特别适用于测量雷电流作用下的接地装置的冲击阻抗和冲击散流规律。

主权项

一种接地装置的冲击特性模拟试验装置，主要包括冲击电流发生器（1），半球形试验槽（13），模拟接地装置（14），穿芯式电流传感器（15），冲击电压分压器（11），宽频数字示波器（12），同轴屏蔽电缆（16），其特征在于：所述的半球形试验槽（13）为直径0.5～10m的、外壁由厚为1～3mm的材质为钢板的半球形壳体，半球形试验槽（13）的外壁通过扁钢与前述冲击电流发生器（1）的脉冲电容器组（8）的负极相连接后接地，在所述的半球形试验槽（13）中装设有粒径为0.05～1mm的含水砂子，通过改变砂子的含水量来模拟电阻率为10～1500Ω·m的土壤，在含水的砂子中埋设有模拟接地装置（14）；所述的模拟接地装置（14）的材质与被测的实际接地装置的材质相同，所述模拟接地装置（14）的几何尺寸，即长度和截面积与被测的实际接地装置的几何尺寸，即长度和截面积的比例n为5～100，n为模拟比例，在所述的模拟接地装置（14）的导体上每隔5～20cm选取一个点即模拟接地装置（14）的轴向电流待测点并进行标记，穿芯式电流传感器（15）套装在所述的轴向电流待测点处，所述的模拟接地装置（14）埋设在前述半球形试验槽（13）内的砂子中，埋设的深度根据实际接地装置的埋设深度以及模拟比例n确定，并要求模拟接地装置（14）的中心位置到前述半球形试验槽（13）外壁上各点的距离相等，在所述的模拟接地装置（14）的电流注入点处通过编织铜带与前述冲击电流发生器（1）的气动点火球隙（9）的下半铜球（20）的底座（21）连接；所述的穿芯式电流传感器（15）由不导磁骨架（25）、铜质线圈（27）、积分电路（29）、刺刀螺母连接器插座（28）和聚合物绝缘外壳（26）组成，所述的不导磁骨架（25）为内径为2～10cm、外径为2.5～12cm、截面直径为1～4cm、材质为不导磁的聚合物的圆环，所述的铜质线圈（27）由线径为0.44～1.67mm的铜漆包线均匀绕制在圆环形的不导磁骨架（25）上，绕制的匝数为50～1000匝，铜质线圈（27）两端的引出线与积分电路（29）的输入端连接，积分电路（29）的输出端通过刺刀螺母连接器插座（28）与同轴屏蔽电缆（16）一端的刺刀螺母连接器插头连接，同轴屏蔽电缆（16）的另一端通过刺刀螺母连接器插头与宽频数字示波器（12）的第二输入通道CH2连接，在所述的穿芯式电流传感器（15）表面浇铸有厚度为0.8～2cm的聚合物绝缘外壳（26），在穿芯式电流传感器（15）表面浇铸所述的聚合物绝缘外壳（26）时，应将刺刀螺母连接器插座（28）设置在聚合物绝缘外壳（26）外，当测量注入模拟接地装置（14）总电流的波形及其幅值时，将所述的穿芯式电流传感器（15）套装在向模拟接地装置（14）注入电流的编织铜带上；当测量模拟接地装置（14）各个待测点的轴向电流波形及其幅值时，将所述的穿芯式电流传感器（15）套装在模拟接地装置（14）的轴向电流待测点上；所述的冲击电压分压器（11）为市购模块，测量幅值为‑400～400kV、频率为0～1MHz的电压信号，被测信号不产生衰减和变形，所述的冲击电压分压器（11）设置在前述的冲击电流发生器（1）的输出端，冲击电压分压器（11）的高压端通过编织铜带与前述的半球形试验槽（13）内的模拟接地装置（14）的冲击电流注入点连接；冲击电压分压器（11）的接地端通过编织铜带与所述的半球形试验槽（13）的外壁与前述的脉冲电容器组（8）的负极连接的扁钢连接；冲击电压分压器（11）的信号输出端通过两端装设有刺刀螺母连接器插头的同轴屏蔽电缆（16）与宽频数字示波器（12）的第一输入通道CH1连接。