运用EMTP预测变电所接地网雷电暂态效应

根据雷电流频率下的接地体通用数学模型搭建了EMTP接地体单元模型,并就某500kV变电所实际接地网建立仿真模型,仿真预测该地网的雷电暂态效应;然后优化设计500kV变电所接地网,给出了相应参考数据。仿真试验表明,优化设计垂直接地体和不等间距布置局部接地网,可有效降低接地网中单位长度的雷电流感应电位差,均匀接地网电位分布,便于工程应用。     

通信基站接地网地电位分布的研究

针对通信基站所受雷击时接地网中地电位分布不均的问题,运用ATP-Draw仿真软件分析了接地网的雷电暂态效应。根据工程需要搭建了保护变压器室接地网的模型,模拟雷电暂态效应对变压器室的影响与危害。并提出了改进地网的方案,以供设计人员参考。     

考虑雷电暂态效应结合FOA的接地网优化设计

针对接地网受雷击时地电位分布不均的问题,提出了基于果蝇算法的接地网优化设计方法。首先根据接地体的通用数学模型搭建EMTP接地体单元模型,并在此基础上搭建小型接地网模型,仿真计算其雷电暂态效应。然后再以优化地网电压为目标,通过果蝇算法来寻找地网最优压缩比。仿真表明,采用本方法可有效提高地网运行的安全水平。     

基于场路结合思想的风电机组接地网冲击特性研究

在雷击过程中,雷电流沿风电机组塔筒注入接地网,会引起接地网的地电位升高。为更好地研究雷击产生的暂态过电压对风电机组及其输变电设备产生的影响,采用场路结合的思想建立接地网暂态电路模型,对雷击引起的地电位升高进行系统仿真计算。计算结果表明:由于雷电流波头频率很高,与电阻相比接地体本身的电感效应非常明显,将引起接地网的地电位大幅度升高;暂态过电压将对地下传输、通信和控制电缆最外层绝缘造成破坏,严重时甚至会造成局部放电。     

单根水平接地体冲击特性仿真研究

冲击接地电阻与输电线路杆塔耐雷水平紧密相关,正确模拟杆塔接地体在雷电流下的冲击特性对线路防雷设计具有重要意义。在对冲击机理的理解基础上结合电磁暂态分析软件ATPDraw及理论公式得出了冲击特性的建模思路;利用其控制功能可以很好地模拟雷电流流过接地体时的电感效应和火花效应,完善了冲击条件下接地体仿真模型。为了验证该模型及计算方法的正确性,建立了实际单根水平接地体模型,研究了其电感效应随长度的变化和火花效应随电流幅值的变化规律,并将结论与模拟试验结果进行了对比。     

计算接地网中雷电暂态响应

介绍了接地网中雷电暂态的计算方法。该方法给出了接地分支的电气参数计算公式 ,采用π型电路表示接地分支的分段单元 ,建立了接地网的等效电路模型。为了计及土壤放电击穿对雷电暂态响应的影响 ,接地体周围的土壤放电击穿被简化模拟为单一的游离区 ,根据土壤的临界击穿场强估算出雷电暂态计算所需的接地分支有效半径。计算结果与实测结果比较 ,两者基本吻合     

变电站接地网暂态建模方法

为提高接地网暂态模型计算效率及建模灵活性,保证其计算精度,基于场路结合思想推导了接地网暂态建模及数值计算方法。该方法有效计及了接地导体间电磁互耦作用,可准确计算接地网不同频率电流及冲击电流作用时的暂态响应。采用该方法对接地网不同频率电流作用下的接地阻抗进行了仿真计算,并对接地网雷电流作用下暂态电位分布进行了计算,绘制了三维电位分布图。经与电磁场模型计算结果及接地网现场暂态电位分布试验结果对比,验证了模型的正确性。     

雷电冲击下的变电站接地网及组合电器外壳暂态特性

为了模拟变电站接地网及组合电器外壳在雷电冲击下的暂态特性,基于场路耦合思想,提出雷电冲击下接地网支路的π型分布参数模型和组合电器外壳的暂态模型。基于某220 kV变电站,建立组合电器外壳与接地网暂态联合仿真模型,以1.2μs/50μs雷电流作为注入波,得到组合电器外壳与接地网的暂态特性。分析结果表明:接地网边节点的暂态电位比内部节点大,接地网各节点电位的波头时间分布在2～4μs;组合电器外壳最大暂态电位出现在C相进线套管与组合电器外壳连接处;接地网电位波头时间与组合电器外壳暂态电位波头时间基本一致;接地网支路电流大小随着与雷电流注入点的距离增大呈递减趋势;接地网电流消散时间分布在200～400μs,远大于电位消散时间,离注入点越远消散时间越长。     

500 kV架空线路雷电过电压与冲击接地电阻关系

为考虑雷击架空输电线路后,雷电流在避雷线、杆塔、接地网和土壤中的动态散流过程,建立了输电线路-杆塔-接地网一体化雷电全波电磁暂态模型,计算冲击接地电阻和反击过电压。基于全波电磁暂态模型,从冲击接地的概念出发,将土壤电阻率、雷电流波前时间和幅值对输电线路的影响直接反映在雷电过电压上,对雷电过电压与冲击接地电阻计算公式进行拟合。研究表明：波前时间减小和土壤电阻率增大均会使冲击接地电阻值与雷电过电压增大。不考虑火花效应时的冲击接地电阻值与雷电流幅值无关,雷电过电压随雷电流呈正比例增大。在进行接地网设计时,应考虑能使雷电过电压值下降的接地网射线的有效长度。     

基于接地阻抗判断的配网自适应接地选线新技术

分析了中压配网发生单相接地故障后接地阻抗对暂态电气量和接地选线的影响,提出了根据接地阻抗的大小自适应选取不同选线判据的选线新思路。介绍了小波特征频段选取方法与基于小波特征频段信号的暂态无功选线判据,以及利用故障相暂态对地电压的暂态有功能量选线判据计算方法。最后利用ATP电磁暂态仿真软件搭建了单相接地故障的仿真模型,仿真结果表明,自适应选线技术在不同接地阻抗的情况下能够有效、可靠地选择出故障线路,解决了目前选线技术无法有效地适应不同接地阻抗的技术瓶颈。     

变电站和移动基站共建时接地网的可靠性研究

变电站和移动基站共建时接地网的可靠性主要考虑雷击的影响。通过CDEGS建立接地网的计算模型。基于矩量法和傅立叶变换方法,分析变电站接地网和移动基站接地网不同连接方式,两接地网不同间距时,雷电在二次电缆屏蔽层上产生的影响;分析共建时不同土壤电阻率,不同连接方式对地电位升和地表电位分布的影响。研究结果表明,两个接地网采用不连接、最大间距、土壤电阻率低的电连接方式时二次电缆的骚扰电压最小,观测点地电位升最小和地表电位分布均匀。因此共建时两接地网应采用此电连接方式．同时变电站和移动基站之间应设立安全区。     

接地网的雷电冲击响应特性计算分析

为了分析发、变电站接地网在雷电流作用下的性能,提出了一种近似于工频情况下的节点电压法的模型,并借助软件求取接地网格在雷电流冲击响应下的电气参数。该模型借助电网络理论中节点电压法,考虑了接地导体周围土壤火花放电对雷电暂态效应、非线性火花效应和导体间互感的影响,对接地导体的土壤放电击穿建立基于分布、时变电路参数的等效电路模型,同时此法对接地网在大冲击电流作用下性能的动态趋势预测提供一种思维方法。分析了针对不同地网结构、不同雷电流注入点等因素情况下的接地网冲击特性。边角注入时,注入点周围电位、散流电流、轴向电流均关于注入点所在对角线对称分布。中心点注入时,地表电位分布关于中心点对称。     

Lightning Impulse Performances of Grounding Grids for Substations Considering Soil Ionization

When lightning strikes a substation or a transmission tower near the substation, high current generated by the stroke would flow into the grounding grid of the substation and dissipate in the soil. The transient characteristic of the grounding grid is very important to the safe and reliable operation of the power system. A circuit model with a lumped time-variable parameter is proposed to calculate the transient characteristics of a grounding grid under lightning current. The ionization phenomena around the ground conductors in the soil are simulated by means of time-variable parameters under appropriate conditions. The influences of different parameters on the transient characteristics of the grounding grid subjected to lightning impulse current are analyzed and the effective usage area of the grounding grid under lightning is discussed.     

考虑土壤电离特性时变电站接地网的暂态特性

当接地网遭受雷击时,较大的泄漏电流产生的电场可能会使接地网导体周围的土壤发生电离,使得接地网参数发生变化,此外,雷电流不像工频电流那样具有恒定的频率和幅值,因此常用的仿真软件难以模拟该复杂的暂态过程。为了准确地计算出变电站接地网的雷电冲击暂态特性,在考虑土壤电离特性的基础上,建立了较为完善的雷电流冲击作用下的接地网暂态分析模型,即全面考虑了接地网的自身电阻、电感以及对地电容作用,并采用快速傅立叶(反)变换,将频域和时域分析方法相结合,对考虑土壤电离时接地网的暂态特性进行了分析。计算结果表明:雷电冲击接地网时,土壤临界击穿场强越小,电流注入点电位就越小,反之亦然;考虑电离时接地网最远两点间的电位差有所下降;雷电流从边角注入时接地网散流能力差,土壤电离更严重;土壤电阻率与土壤电离程度密切相关。     

油田配电网雷电侵入波的仿真计算与分析

为了解油田35kV配电网受雷电过电压的影响程度,利用ATP电磁暂态仿真计算程序,对南阳油田江河变电站在不同情况下的雷电侵入波进行了仿真计算。由仿真分析的结果可知系统受雷击时主设备上过电压受多方面因素影响,类如系统的运行方式、杆塔的接地电阻等。研究的结果为减小雷电过电压的危害,提高配电系统的可靠性提供参考。     

雷电流监测装置安装位置对测量结果的影响分析

为了了解实际雷电流的波形参数,需在高塔或输电线路等构筑物上对雷电流波形进行监测,但实际测量到的结果是受构筑物影响后的雷电流。笔者主要讨论雷电流监测装置安装位置对于监测结果的影响。在构筑物模型中考虑了雷电流传播过程中的衰减、畸变以及冲击接地电阻等的因素,采用电磁暂态分析程序对不同高度的构筑物进行仿真计算。分析结果表明,构筑物在不同安装位置处得到的雷电流差别很大,顶部监测到的电流受到的影响很小,底部监测到的雷电流受到的影响非常大,雷电流测量设备应当安装在构筑物顶部,这样测量到的雷电流参数比较准确。