本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)接地技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于沖擊接地電阻測量的便攜式?jīng)_擊電流發(fā)生器。

背景技術(shù)：

接地裝置是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行不可或缺的重要部分。隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增大，電壓等級的不斷提高，操作、雷電等暫態(tài)故障電流對系統(tǒng)的影響也越來越大，因此對接地裝置在沖擊下的散流作用提出了更高的要求。電力系統(tǒng)運行經(jīng)驗表明，大多數(shù)輸電線路跳閘事故都是由于雷擊輸電線路或桿塔引起跳閘所致。根據(jù)電網(wǎng)故障分類統(tǒng)計表明，高壓線路運行的總跳閘次數(shù)中，由雷擊引起的次數(shù)占40％～70％。輸電線路桿塔接地體的沖擊接地電阻直接決定了雷擊時塔頂?shù)碾娢唬瑥亩绊懡^緣子串承受的過電壓和反擊概率。因此在線路桿塔的設計中，其接地裝置的沖擊接地電阻值對線路的防雷保護有重要意義。然而在我國及國際上的輸電線路防雷分析計算中輸電線路桿塔接地裝置仍然采用特定值的集中參數(shù)電阻來模擬。事實上，在沖擊電流作用下，接地裝置的接地電阻是一個時變電阻，呈現(xiàn)復雜的非線性特性，目前采用特定值的集中參數(shù)電阻來模擬接地裝置是造成防雷分析結(jié)果與實際運行結(jié)果相差較大，無法準確計算實際輸電線路的防雷性能的主要原因。

目前，對沖擊接地電阻的研究主要分為兩大類，一是理論仿真研究，二是試驗研究。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，仿真研究得到了很大的發(fā)展。仿真接地裝置的暫態(tài)特性主要有以下幾種方法：傳輸線理論，電路理論，電磁場理論、有限元方法等，但這些方法都有一定的局限性，與實際接地裝置的沖擊特性會存在一定的偏差，因此試驗研究仍然是研究沖擊接地電阻最直接有效的方法。通過現(xiàn)場試驗可以很好地研究沖擊接地電阻的電感效應和火花效應。但目前真型試驗的沖擊電流發(fā)生器體積龐大、操作復雜，運輸和現(xiàn)場裝配困難，一次試驗成本非常高，并且高壓現(xiàn)場沖擊測試危險性較高，所以研制用于沖擊接地電阻測量的便攜式?jīng)_擊電流發(fā)生器具有重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種用于沖擊接地電阻測量的便攜式?jīng)_擊電流發(fā)生器，測量精確，體積小，重量輕，運輸和裝配方便，試驗成本低，操作簡單方便，大大降低測試危險性，以解決沖擊接地電阻現(xiàn)場試驗存在的技術(shù)問題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種用于沖擊接地電阻測量的便攜式?jīng)_擊電流發(fā)生器，包括主電路、控制電路；主電路用于產(chǎn)生沖擊電流，并與控制電路連接，控制電路用于控制主電路進行脈沖放電；主電路尾端分別連接到接地體的電流注入極和回流極，注入極連接到脈沖分壓器，脈沖分壓器的測量端連接到示波器，還包括串接在回流極的羅氏線圈，羅氏線圈連接到示波器，示波器用于測量接地體的脈沖電壓和電流的波形。

優(yōu)選的，上述主電路包括AC交流電源、調(diào)壓器T₁、整流硅堆D₁、充電電阻R₁、穩(wěn)壓電容C₁、高頻逆變橋、升壓變壓器T₂、整流硅堆D₂、充電電阻R₂、直流分壓器、主電容C₂、放電開關(guān)S、調(diào)波電阻R₃和調(diào)波電感L，AC交流電源輸出端連接到調(diào)壓器T₁，調(diào)壓器T₁輸出一端串接整流硅堆D₁和充電電阻R₁，穩(wěn)壓電容C₁一端連接到充電電阻R₁，另一端連接到調(diào)壓器T₁另一端，穩(wěn)壓電容C₁輸出端并聯(lián)有高頻逆變橋，高頻逆變橋連接到升壓變壓器T₂，升壓變壓器T₂輸出一端上串接有整流硅堆D₂和充電電阻R₂，直流分壓器與主電容C₂并聯(lián)后兩端分別連接到充電電阻R₂和升壓變壓器T₂輸出另一端，主電容C₂正極串接有放電開關(guān)S、調(diào)波電阻R₃和調(diào)波電感L，調(diào)波電感連接到接地體的電流注入極，接地體的電流回流極連接到升壓變壓器T₂另一端，放電開關(guān)S為球隙開關(guān)，由電磁鐵控制球隙動作，電磁鐵連接到控制電路，主電容C₂兩端連接有采集電壓的采樣電路，采樣電路包括直流分壓器和ADC轉(zhuǎn)換電路，采樣電路連接到控制電路。

優(yōu)選的，上述高頻逆變橋由晶體管Q₁、晶體管Q₂、晶體管Q₃、晶體管Q₄橋接而成，晶體管Q₁、晶體管Q₂、晶體管Q₃和晶體管Q₄均采用絕緣柵雙極型晶體管。

優(yōu)選的，上述直流分壓器由阻值為50MΩ的高壓臂電阻R₄和阻值為低壓臂電阻R₅串接而成。

優(yōu)選的，上述主電容C₂為兩個耐壓30kV、1uF的脈沖電容器串聯(lián)，主電容C₂負極接地。

優(yōu)選的，上述控制電路連接電磁鐵、采樣電路、驅(qū)動電路和顯示電路，電磁鐵用于控制放電開關(guān)，采樣電路通過ADC轉(zhuǎn)換電路連接到控制器，用于對主電容C₂的兩端電壓采集，驅(qū)動電路用于對高頻逆變橋的四個晶體管進行驅(qū)動。

優(yōu)選的，上述一種用于沖擊接地電阻測量的便攜式?jīng)_擊電流發(fā)生器，還包括主回路箱和控制箱，控制箱通過導線和光纖連接到主回路箱，主回路箱內(nèi)安裝主電路，控制箱中安裝控制電路和調(diào)壓器T₁，控制箱表面設置有用于顯示主電容C₂充電電壓的顯示屏、調(diào)壓器T₁的電壓調(diào)節(jié)旋鈕、控制放電開關(guān)和高頻逆變橋的觸發(fā)按鈕、緊急停止按鈕以及電源指示燈。

本發(fā)明的有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過沖擊電流的主電路連接到接地體，并通過控制電路進行電流沖擊，采用羅氏線圈和脈沖分壓器連接示波器對接地體電流沖擊進行測量，所測得的沖擊電壓和電流波形確準可靠，設備體積小，重量輕，運輸和裝配方便，試驗成本低，操作簡單方便，大大降低測試危險性，并且充電電壓最高可以達到50kV，沖擊電流幅值最高可以達到3kA，對現(xiàn)場沖擊接地電阻測試具有重要的工程意義。

附圖說明

圖1是便攜式?jīng)_擊電流發(fā)生器主電路及測試回路原理圖；

圖2是控制箱前面板示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體的實施例對本發(fā)明進行進一步介紹。

實施例1：一種用于沖擊接地電阻測量的便攜式?jīng)_擊電流發(fā)生器，包括主電路、控制電路；主電路用于產(chǎn)生沖擊電流，并與控制電路連接，控制電路用于控制主電路進行脈沖放電，主電路尾端分別連接到接地體的電流注入極和回流極，注入極連接到脈沖分壓器，脈沖分壓器測量端連接到示波器，還包括串接在回流極的羅氏線圈，羅氏線圈連接到示波器，示波器用于測量接地體的脈沖電壓和電流的波形。

優(yōu)選的，上述主電路包括AC交流電源、調(diào)壓器T₁、整流硅堆D₁、充電電阻R₁、穩(wěn)壓電容C₁、高頻逆變橋、升壓變壓器T₂、整流硅堆D₂、充電電阻R₂、直流分壓器、主電容C₂、放電開關(guān)S、調(diào)波電阻R₃和調(diào)波電感L，AC交流電源輸出端連接到調(diào)壓器T₁，調(diào)壓器T₁輸出一端串接整流硅堆D₁和充電電阻R₁，穩(wěn)壓電容C₁一端連接到充電電阻R₁，另一端連接到調(diào)壓器T₁另一端，穩(wěn)壓電容C₁輸出端并聯(lián)有高頻逆變橋，高頻逆變橋連接到升壓變壓器T₂，升壓變壓器T₂輸出一端上串接有整流硅堆D₂和充電電阻R₂，直流分壓器與主電容C₂并聯(lián)后兩端分別連接到充電電阻R₂和升壓變壓器T₂輸出另一端，主電容C₂正極串接有放電開關(guān)S、調(diào)波電阻R₃和調(diào)波電感L，調(diào)波電感連接到接地體的電流注入極，接地體的電流回流極連接到升壓變壓器T₂另一端，放電開關(guān)S為球隙開關(guān)，由電磁鐵控制球隙動作，電磁鐵連接到控制電路，主電容C₂兩端連接有采集電壓的采樣電路，采樣電路包括直流分壓器和ADC轉(zhuǎn)換電路，采樣電路連接到控制電路。

優(yōu)選的，上述高頻逆變橋由晶體管Q₁、晶體管Q₂、晶體管Q₃、晶體管Q₄橋接而成，晶體管Q₁、晶體管Q₂、晶體管Q₃和晶體管Q₄均采用絕緣柵雙極型晶體管。

優(yōu)選的，上述直流分壓器由阻值為50MΩ的高壓臂電阻R₄和阻值為低壓臂電阻R₅串接而成。

優(yōu)選的，上述主電容C₂為兩個耐壓30kV、1uF的脈沖電容器串聯(lián)，主電容C₂負極接地。

優(yōu)選的，上述控制電路連接電磁鐵、采樣電路、驅(qū)動電路和顯示電路，電磁鐵用于控制放電開關(guān)，采樣電路連接到控制電路，用于對主電容C₂的兩端電壓采集，驅(qū)動電路用于對高頻逆變橋的四個晶體管進行驅(qū)動。

優(yōu)選的，上述一種用于沖擊接地電阻測量的便攜式?jīng)_擊電流發(fā)生器，還包括主回路箱和控制箱，控制箱通過導線和光纖連接到主回路箱，主回路箱內(nèi)安裝主電路，控制箱中安裝控制電路和調(diào)壓器T₁，控制箱表面設置有用于顯示主電容C₂充電電壓的顯示屏、調(diào)壓器T₁的電壓調(diào)節(jié)旋鈕、控制放電開關(guān)和高頻逆變橋的觸發(fā)按鈕、緊急停止按鈕以及電源指示燈。

為了減小自身的體積和重量，本沖擊電流發(fā)生器不自帶電源，需要外部提供220V交流電，現(xiàn)場測試時需提供蓄電池和逆變器。

硅堆D₁、D₂都用于將交流電整流為直流電。

充電電阻R₁的阻值為40Ω，用于限制穩(wěn)壓電容的充電電流，但又不使充電速度過慢。

穩(wěn)壓電容C₁用于提供一個穩(wěn)定的直流電壓，電容值為1000uF，耐壓500V。

充電電阻R₂的阻值為1MΩ，用于限制主電容的最大充電電流為50mA，但又不使充電速度過慢。

絕緣柵雙極型晶體管Q₁、Q₂、Q₃、Q₄構(gòu)成高頻逆變橋，逆變頻率為50kHz，Q₁和Q₃的驅(qū)動信號相同，Q₂和Q₄的驅(qū)動信號相同，且這兩個驅(qū)動信號相位相差180°，為了防止橋臂直通，設置1us的死區(qū)時間，Q₁、Q₂、Q₃、Q₄選用耐壓500V，通流10A以上的晶體管，保證其安全穩(wěn)定工作。

升壓變壓器T₂為高頻變壓器，變比1:140，額定電壓50kV，額定容量3kVA，比相同容量的工頻變壓器體積小很多。

直流分壓器用于測量主電容C₂兩端電壓，并實時顯示在控制箱前面板上，高壓臂電阻R₄阻值為50MΩ，低壓臂電阻為5kΩ，分壓比為10000。

放電開關(guān)S為球隙開關(guān)，由電磁鐵控制其動作，當控制箱按下觸發(fā)按鍵，電磁鐵通電，球隙距離迅速縮短，球隙擊穿，主電容對接地體放電產(chǎn)生沖擊電流。

主電容C₂為兩個耐壓30kV，1uF的脈沖電容器串聯(lián)，電壓從0到充電至50kV的充電時間小于2.5s。

可調(diào)的調(diào)波電阻R₃，阻值為10Ω，用于調(diào)節(jié)沖擊電流波形，可使波形為標準的2.6us/50us雷電流波形。

可調(diào)的調(diào)波電感L，電感值為60uH，用于調(diào)節(jié)沖擊電流波形，可使波形為標準的2.6us/50us雷電流波形。

為保證試驗人員安全，主電容C₂應就近接地。

(2)控制箱的實施方法如下

控制箱內(nèi)有調(diào)壓器T₁和控制電路，控制箱通過導線和光纖與主回路箱相連?？刂葡涿姘逶O計如圖2所示，前面板上布置有電源指示燈，充電電壓顯示屏，觸發(fā)按鈕，電壓調(diào)節(jié)旋鈕，緊急停止按鈕。

電源指示燈用于顯示本發(fā)明是否已連接到電源，若指示燈亮，說明供電正常。

充電電壓顯示屏顯示主電容上C₂的充電電壓，采樣于直流分壓器，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后顯示在數(shù)碼管上。

觸發(fā)按鈕連接電磁鐵控制按鈕與絕緣柵雙極型晶體管Q₁、Q₂、Q₃、Q₄的驅(qū)動電路，當觸發(fā)按鈕被按下時，電磁鐵動作使球隙距離縮短，同時閉鎖驅(qū)動電路，使Q₁、Q₂、Q₃、Q₄全部關(guān)斷，停止主電容C₂的充電。電壓調(diào)節(jié)旋鈕與調(diào)壓器連接，通過調(diào)節(jié)改變調(diào)壓器輸出電壓。緊急停止按鈕用于緊急切斷電源，并對穩(wěn)壓電容和主電容進行放電，停止試驗。

(3)現(xiàn)場測量實施方法：

根據(jù)接地體的尺寸大小和實際場地尺寸大小確定回流極和電壓參考極位置，按圖1所示連接布置電路，所有連接線都采用足夠長的絕緣支桿至于地上，電流測試采用羅氏線圈，電壓測試采用脈沖分壓器，羅氏線圈和脈沖分壓器連接至示波器，所有接線檢查無誤后便可打開便攜式?jīng)_擊電流發(fā)生器電源總開關(guān)。之后就可以調(diào)節(jié)充電電壓，觸發(fā)放電測量波形。改變不同的充電電壓幅值，可以測得不同沖擊電流下的電壓和電流波形，通過分析計算，就可以得到被測接地體的沖擊接地電阻特性。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。