文档介绍：简单网状接地体冲击接地阻抗的测量
刘锋伟 1 陈加清 1 吴海 1 马静 2
(, 江苏南京 211101;,河北廊坊 065000)
摘要:设计了一个冲击接地实验系统,实际测试了钢丝纱窗接地体在三种不同埋设方法
条件下的冲击响应特性。通过实验得到冲击电流和冲击电压波形,计算得到冲击接地阻抗波
形。对比不同埋设方法条件下钢丝纱窗接地体的时域接地阻抗特性,分析网状接地体对瞬态
或高频能量的泄流能力,对于防雷接地体的设计具有重要意义。
关键词:钢丝纱窗,接地,冲击响应,测量
1 引言
接地是保护电力、电子设施和人身安全的重要手段,也是实施电磁脉冲防护的重要技术
措施。所谓接地,就是把设备的某一部分通过接地装置同大地紧密连接起来。接地的目的是
为短路或浪涌电流向大地泄放提供一条低阻抗的路径,接地是否有效取决于接地电阻的大
小。接地电阻的大小与接地装置的形状、尺寸、排列形式有关,还与接地装置设置处的土壤
成份以及周围的环境等因素有关[1~2]。
为了表征接地系统接地性能,一般采用如下几种定义[3~4]
(1)接地电阻——接地电压与接地电流的比值,是工频电流从接地体向周围的大地散流
时土壤呈现的电阻。
(2)冲击接地电阻——接地体对地的冲击电压幅值与冲击电流幅值之比。它反映了在冲
击接地电阻可知的情况下,一定幅度的冲击电流通过接地体散流时所呈现的最大冲击电压。
(3)冲击接地阻抗——冲击电压与冲击电流产生过程中二者在每一时刻的瞬时比值,表
征接地系统对冲击电流的动态响应过程。如公式(1) [5]
=
Z t u(t) / i(t) (1)
Ω
式中 Z t ——冲击接地阻抗值,单位;u(t) ——接地体冲击电压瞬时值,单位 V;i(t) ——
流入接地体冲击电流瞬时值,单位 A。
实际上,冲击电压的峰值与冲击电流的峰值一般不会在同一时刻出现(由于接地体电感
的作用,冲击电压峰值出现在冲击电流峰值之前),冲击接地电阻这一人为的概念,除了可
用以估计人们所关心的冲击电压峰值以外,并不能确切地度量接地装置对瞬变电流的响应特
性。所以在时域开展接地系统冲击响应的理论研究和实验研究,直接得出冲击电压的时间特
性(当然包括峰值在内),用冲击接地阻抗(Transient grounding resistance, TGR)的时间特
性去反映接地装置对瞬变电流的冲击响应过程,是十分必要的。
2 测量系统的设计
测试设备主要由直流源和脉冲充、放电回路组成。接地体、大地是脉冲充放电回路的负
载,冲击接地阻抗测试系统原理图如图 1 所示[6]。
TGR 测试系统工作过程为:当充电开关闭合时,高压直流源对脉冲电容器充电,当电容
上所充电压到 20kV 左右时,放电开关(空气开关)接通并瞬间对网状接地体放电,在接地
回路中产生冲击大电流。冲击电流波形通过管式分流器取样获得,管式分流器的阻值为
1
Ω。图中参考电极作为零电位参考点,认为该点在整个脉冲泄流过程中电位保持为零
不变。采用专门研制的脉冲分压器(水阻分压器),测量该零电位参考点与网状接地体电流
注入点之间的脉冲电压。由公式(1)计算得到冲击接地阻抗值[4