考虑火花效应的杆塔接地体冲击特性仿真研究

为研究雷击杆塔时接地体的冲击特性,以便优化设计接地体结构,针对雷电冲击时产生的火花效应,运用电磁暂态分析软件ATP-EMTP,搭建了接地体射线的时变非线性冲击阻抗模型。在验证模型的基础上,研究了接地体冲击接地阻抗受雷电流波前时间、土壤临界击穿场强及射线长度的影响。仿真结果表明:波前时间与冲击接地阻抗呈反比关系,波前时间越长,冲击接地阻抗越小;冲击接地阻抗正比于土壤临界击穿场强;对于高土壤电阻率的地区,雷电流幅值在10～110 k A之间,接地体射线的有效长度为40 m,无限加长射线长度不利于减小冲击接地阻抗。所得结论对于接地网优化改造、接地体射线长度选取具有指导意义。     

脉冲电压测量系统的数字电磁分析

采用数值电磁规范（NEC－2）对雷电冲击电压测量系统的单脉脉冲响应特性（USR）进行了数值计算,该规范用于导线周围电磁场三维分布计算。通过比较测和计算结果,证明计算精度满足要求。这种方法的优点是,不同估算系统的杂散电容就能自动计算出回路几何结构变动时USR的影响。因此这种分析方法可以用于开发冲击电阻分压器或分析USR测量回路对元件的影响。本文实例分析了电阻分压器上屏敝环和IEC推荐USR测量回路中垂直金属板对USR波形的影响。     

计及冲击电晕的输电线路雷电过电压影响因素研究

基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,在考虑了冲击电晕对雷电过电压影响的同时,研究雷电流波形与幅值、避雷线布置方式、杆塔塔型、导线布置方式(包括导线排列方式、导线分裂数)、接地电阻等因素变化时,杆塔塔顶或导线上雷电过电压的特点及其参数关系,用以找到各种情况下输电线路雷电过电压的关键影响因素。结果表明:冲击电晕对输电线路雷电过电压的影响很大;雷电流幅值与波形、杆塔塔型、接地电阻对输电线路的反击过电压有较大的影响;而雷电流幅值与波形、避雷线布置方式、导线分裂根数对输电线路的绕击过电压有较大的影响。     

基于单片机控制器的1.2/50μs冲击电压发生器的设计研究

冲击电压发生器是高电压试验室的基本试验设备之一,它是一种模仿雷电及操作过电压等冲击电压的电源装置。通过采用倍压整流回路,冲击电压发生器基本回路和驱动电路,单片机模块等主要回路来模拟产生1.2/50μs标准雷电冲击电压波。本设计的主要原理是利用单片机控制电容的充放电原理来模拟产生1.2/50μs冲击电压波。软件仿真结果和硬件试验结果对比验证了本文设计的可靠性。     

基于四阶电路模型的特高压变压器雷电冲击电压试验波形调试研究

雷电冲击电压波形正确与否对于雷电冲击电压试验的有效进行至关重要.本研究利用EMTP软件搭建接入变压器后的四阶雷电冲击电压试验回路,分析波头电阻选取对波前时间和峰值过冲系数的影响.讨论将四阶系统电路简化为三阶电路时变压器等效电感和电阻选取的限值.针对波头电阻选取存在的困难,分析阻尼装置对电压波形参数调整的作用.研究结果表明:波头电阻的增加能够有效抑制雷电冲击电压波形的振荡,降低峰值过冲系数;当且仅当回路内部电感和负荷电容都较小时,存在波头电阻选择区间使得波前时间和过冲系数同时满足标准要求,否则波前时间或过冲系数难以同时符合标准要求,回路中需要额外增加阻尼装置.阻尼装置时能够有效降低峰值过冲系数,使得产生的波形更加容易达到标准.当变压器等效电感和电阻处于一定限值区间内时,四阶雷电冲击电压试验回路能够转化为三阶电路以简化分析.     

雷电冲击下杆塔接地阻抗特性研究

降低杆塔冲击接地阻抗是提高输电线路耐雷水平、降低雷击跳闸率的重要措施之一。目前采用的工频接地电阻乘以冲击系数得到冲击接地阻抗的方法与实际工况存在差异,随着接地体尺寸、埋设方式、土壤分布和雷电流参数变化,这种差异越来越大,因此研究杆塔接地体在雷电流下的冲击特性具有重要的意义。基于电路理论的方法,采用ATP-EMTP软件,考虑雷电流的高频特性和高幅值特性,建立了对杆塔接地体的细化仿真模型,模拟电感效应和火花效应的实际效果,并利用该模型对雷电冲击下杆塔接地阻抗特性进行研究。     

避雷器残压试验中雷电冲击残压波形影响因素分析

雷电冲击残压试验(以下简称残压试验)是验证避雷器雷电冲击保护特性的重要试验，测量的准确性是试验的基础。笔者针对试验中因示波器通道间干扰、分压器分压比及低压臂阻抗大小等因素对残压波形的影响进行了分析，并针对影响因素采用不同方法改善了残压测量波形，为提高雷电冲击残压测量的准确性提供了参考方案。     

架空屏蔽电缆耦合雷电电磁脉冲过程研究分析

针对架空屏蔽电缆耦合雷电电磁波形成过电压侵入室内造成设备损坏等问题。通过对雷电电磁波传输理论及屏蔽电缆耦合雷电电磁波理论的分析,建立架空屏蔽电缆耦合雷电电磁波试验模型,采用impulse current generated system(简称ICGS)雷电冲击平台模拟8/20μs雷电流波形,对长度及终端负载不同的架空屏蔽电缆,分别做雷电冲击试验。得出以下结论:当屏蔽电缆悬空时,其耦合的雷电电磁波能量及残压与长度呈负相关,与冲击电压值呈正相关;当屏蔽电缆终端阻抗匹配时,其耦合的雷电电磁波能量及残压与长度、冲击电压值都呈正相关,但终端接地时,其耦合雷电电磁波能量将明显减小;屏蔽电缆长度越长,其耦合的雷电电磁波电压波形的周期越长,频率越大,能量衰减的越慢,且在波尾位置有明显的阻尼振荡。研究结果对架空屏蔽电缆雷电防护具有一定的指导意义。     

直流输电线路空气间隙计算研究

本文通过长空气间隙放电研究方法,分析并比较了棒-棒间障、棒-板间隙和导线-塔身间隙的放电特性.得出了棒-棒间隙、棒-板间隙与导线-塔身间隙放电特性的相似性,并得出间隙放电电压与间隙大小的关系曲线,然后根据国内外的研究.提出几种海拔校正计算方法,并与中国电科院进行的海拔校正对比试验进行对比,推荐出与试验结果明合度较好的海拔校正计算方法.给合理选择直流输电线路在工作电压、操作冲击电压、雷电冲击电压以及带电作业工况下的空气间隙,提供一些参考.     

不同频域范围对水平接地体的雷电冲击响应特性的影响分析

雷电流可分解为不同的频率分量,目前对于雷电流各频域范围与冲击响应电压之间的对应关系还缺乏相应的研究。在CDEGS中建立土壤电阻率500Ω·m下的100 m长水平接地体模型,利用MATLAB计算研究2.6/50μs雷电流中各频域范围对100 m长水平接地体的冲击电压幅值及幅值时间的影响,研究了将雷电流通过傅里叶变换分解为一系列的离散频率,计算接地极在各频率下的响应电压,再通过傅里叶反变换合成得到雷电流冲击响应电压波形的方法。并通过与CDEGS仿真的雷电流冲击响应电压波形对比分析,证明该方法可用于计算雷电流作用下接地极的冲击响应电压。研究发现雷电流不同频域范围对接地体冲击响应电压的影响不同:0~33 333 Hz频域对冲击电压幅值起增幅作用并且增幅程度最大;66 666~360 000 Hz的频域主要影响峰值电压出现的时间;586 667~910 000 Hz频域对冲击电压幅值起削弱作用,对冲击电压幅值时间影响较小;1 080 000 Hz之后频域主要产生毛刺谐波,此外还会削弱冲击电压的幅值。     

一种用于计算雷击接地网时最小冲击接地阻抗值的方法

为了研究接地网在雷击时冲击接地阻抗的特性,提出了一种型等值电路,在考虑火花效应的条件下,运用ATP-EMTP仿真软件对接地网进行分析计算。将土壤电阻率以内分为四个区间,每个区间对应一个地网有效面积值。并运用多项式回归分析软件得出相应区间的冲击接地阻抗拟合公式,能方便计算不同条件下冲击接地阻抗的最小值。为防雷接地工程计算提供参考依据。     

杂散参数对冲击电流波形影响的数学分析

在冲击电流试验回路中,输出波形必须满足IEC标准规定的要求。已有研究表明,杂散参数对陡波冲击电流发生回路的影响尤为严重,而且避雷器等试品具有非线性U-I特性,在冲击电流发生回路的设计中必须考虑。针对此问题,首先研究了回路的剩余电感对输出波形的影响。对于波前时间小于1μs的陡波冲击电流发生器,回路需要的总电感在1μH左右,所以要尽量减小回路的剩余电感,否则会使波前时间增大,超出IEC标准要求。然后在线性回路情况下推导了考虑杂散电容时回路输出电流的表达式,进而研究杂散电容对输出波形的影响。研究表明,随着杂散电容的增大,波前时间和波尾时间增大,回路效率降低。但只要杂散电容小于0.1μF,其对冲击电流波形参数引起的误差都在IEC标准规定的误差容限之内。实际回路杂散电容以pF计,因此可以忽略不计。最后,同时考虑试品的非线性特性和杂散电容,分析了杂散电容对输出波形的影响,结论与在线性回路情况下一致。另外避雷器试品有助于提高波头陡度,这是陡波冲击试验中的有利因素。     

限压型低压电涌保护器级间能量配合方式的仿真研究

为了研究限压型低压电涌保护器级间能量配合的保护方式,参考IEEE工作组提出的MOV冲击等效电路模型,利用EMTP电磁暂态仿真软件来模拟在8/20μs、10/350μs两种冲击电流波作用下两级SPD最有效的配合保护方式。仿真结果得出在8/20μs冲击电流波作用下采用高-低配合的方式,而在10/350μs冲击电流波作用下采用低-高配合的方式是最为合理的。为敏感电子设备的防雷保护提供了参考依据。     

电涌保护器之间退耦线圈的选用

从直导线和螺线管的电感公式,推导出直导线与空心和磁芯线圈之间的电感等效公式,根据这些公式可以确定退耦线圈的各项参数。结合国家相关规范,举例计算了几种常用导线的等效退耦线圈的参数,分析了电涌保护器之间退耦装置的作用和选用原则。讨论了两种常见雷电脉冲波形对电感的影响,结果表明:首次雷击波形由于波头陡度较大,电流增大会引起线圈的电感量减小;而长时间雷击波形近似于阶跃波,电流可以认为是恒定的,电流对线圈电感量的影响可以忽略。     

雷击引发低压系统冲击电流研究

以IEC标准和GB 50054-2010《建筑物防雷设计规范》为指导，从雷击损害源、雷击损害类型、雷击电磁脉冲、雷击电涌电流、冲击电流、最大冲击电流入手，逐步深入研究低压系统雷击冲击电流发生的种种情况，进而推断最大冲击电流的起因，作出“雷击建筑物时引发低压系统的最大冲击电流缘于电气系统与防雷系统‘共地’，应在最靠近引来线路入户处安装Ⅰ级试验的SPD”的重要结论及与此结论紧密相关的三条重要推论。     

330kV和750kV地线导弧间隙放电和灭弧性能研究

由于地线导弧间隙在运行中存在放电分散性大,灭弧能力随机性强等问题,为了优化和改善330 kV和750 kV输电线路架空地线导弧间隙的放电特性和灭弧性能,对目前工程上使用的不同类型的地线导弧间隙进行了工频放电电压特性、雷电冲击伏秒特性和操作冲击伏秒特性试验以及灭弧性能试验研究。结果表明,在330 kV和750 kV系统中使用的间隙距离下,导弧间隙满足在工频过电压和操作过电压下不放电而在雷电过电压下可靠放电的要求;灭弧性能试验表明电流幅值过小或过大均会使导弧间隙灭弧时间变长,重燃率增加。综合考虑放电和灭弧特性,实际运行中建议优先选择悬垂式导弧间隙。     

桥梁缆索雷击试验分析

桥梁的高大结构及其所处的地理位置决定了桥梁易遭受雷击的特点,缆索作为桥梁重要承重构件,一旦遭受雷击会影响桥梁的结构安全。对桥梁实际使用的缆索进行取样,在实验室内模拟雷击试验,通过5种试验模型分析雷击对桥梁缆索的影响,发现雷击将会造成高强度钢丝熔损。通过拉力试验分析缆索高强度钢丝遭受雷击前后抗拉强度的变化情况,发现其抗拉强度明显降低。通过冲击电压击穿试验计算缆索高密度聚乙烯护套的击穿强度,表明其无法承受自然界雷电的侵袭。试验分析表明,桥梁的缆索必须加强防雷保护。     

某矿区瓦斯电厂35kV进线遭受雷击事故分析与防雷措施研究

对山西某矿区瓦斯电厂变电站进线遭受雷击,雷电过电压入侵变电站损坏主变绝缘的典型事故,进行了分析与讨论。分析了变电站进线段接地电阻过高、站内绝缘配合不当、山区地理等方面因素。通过计算该线路耐雷水平,高电压实验室试验测得绝缘子的雷电冲击电压值,针对绝缘子被雷击烧灼,提出加装绝缘子保护间隙的措施,对比计算加装绝缘子保护间隙对雷击跳闸率的影响。最终分析了进线杆塔加装绝缘子保护间隙的可行性,并提出了相关改防雷改造措施。     

汾西煤矿35kV变电站接地改造分析

通过对汾西某煤矿35 kV变电所雷害事故进行仔细分析,其主要原因是地网接地电阻超标、均压不完善、以及冲击接地阻抗过高等。经过现场试验、以及结合现场实际情况并且充分考虑煤矿供电特殊性,决定采用铺设冲击接地均压环降低冲击接地阻抗及改善电位分布,利用自然接地体以及敷设GPF-94高效膨润土降阻防腐剂来达到降阻、防腐的目的。改造之后,通过试验论证,各项接地参数均符合要求,达到预期改造效果。