变电站接地网冲击特性的试验研究

为有效分析变电站接地网的冲击特性,以某35 k V变电站接地网为依托,设计和定制了接地网模型,通过模拟接地网导体变细、断裂和脱焊等典型故障,对不同冲击电流波形及不同注入点时的接地网冲击特性进行了试验研究。试验结果表明:对同一注入点而言,冲击电流波形的波头时间越短,冲击接地电阻越大。当冲击电流波形相同时,电流从接地网边角注入所得冲击接地电阻最大;从接地网中心注入时,冲击接地电阻最小。当接地网存在故障时,冲击接地电阻较正常工况均有所增大,但增大程度与故障类型及冲击电流波形密切相关。研究结果可为接地网设计及准确评估接地网状态提供依据。     

基于试验分析的变电站接地网冲击特性研究

为有效分析变电站接地网的冲击特性,提高变电站电气设备的运行可靠性和确保人身安全,文中以35 kV变电站用典型接地网为依托,基于量纲相似原理设计和定制了规则形状和不规则形状的两种接地网模型,通过模拟接地网导体变细、断裂和脱焊等典型故障,对接地网模型的冲击特性进行了试验研究。试验结果表明:接地网的冲击特性随冲击电流波形、注入点不同有较大差异,且规则接地网的暂态散流特性优于不规则接地网;对同一冲击电流注入点,冲击电流波形的波头时间越短,接地网的冲击接地电阻越大;冲击电流从接地网中心注入时,对应的冲击接地电阻最小;此外,接地网存在典型故障时,冲击接地电阻较之正常工况均有所增大,但增幅与冲击电流波形的波头时间有关。     

不同结构土壤中接地网冲击特性的测量与分析

变电站接地网的冲击特性研究对于接地网的优化设计具有重要意义,为能系统真实反映接地装置在不同土壤结构中的冲击特性,基于量纲相似性原理,利用冲击电流发生器进行了接地网在均匀及双层土壤中的冲击接地模拟试验。在均匀土壤中测量了5种埋深、3种冲击电流注入点位置时对应的接地网冲击接地电阻值,并测量了典型情况下接地网的地表电位分布情况;在双层土壤中测量了3种土壤厚度、3种冲击电流注入点位置时对应的接地网冲击接地电阻值。通过分析不同试验条件下接地网模型的冲击接地电阻及电位分布得到了冲击电流注入点位置、地网埋深及土壤结构等因素对接地网的冲击接地特性的影响规律。     

利用地网自身回流的大型接地网冲击接地电阻测试方法

冲击接地电阻是接地网的一项重要指标。由于特高压变电站接地网面积大,传统的接地网冲击测试难以进行。提出了一种接地网的冲击接地电阻试验方法,基于冲击电流有效散流面积较小的原理,该方法将注流点与回流点布置在待测接地网内,利用接地网自身作为回流极,以30°夹角法布置参考点测量注入点的冲击地电位升以得到接地网的冲击接地电阻。通过计算冲击下回流点与注入点之间的导通阻抗、注入点周围的电流分布和注入点地电位升,论证了所提出的试验方法的有效性,并进一步讨论了不同回流点和注入点位置、土壤电阻率、接地网材料等因素对测试结果的影响以及电压参考点的选择。分析表明,对边长大于100 m的接地网,进行冲击接地电阻测试时,可以将回流点布置在待测地网上,并按照30°夹角法选择电压参考点以补偿回流点的影响。该方法大幅缩短了电流引线,减小了测试回路的回路阻抗,间接提高了冲击发生器的输出能力,显著减少了大型接地网冲击试验的准备工作量。     

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。     

关于冲击接地电阻测量的探讨

工频接地阻抗测量的常用方法是IEEE推荐使用的电位降法,基于此,国内的实际操作中,测量方法大致采用远离法和补偿法。但冲击接地阻抗的测量国内外还没有比较成熟的理论。为此,通过数学模型建立目标函数,利用最优化方法—变度量法较精确地求出双指数函数中的参数;借助于傅氏级数把双指数函数转化为很多正弦函数的和。转化结果表明,冲击电流与工频电流类似,冲击接地电阻可按类似工频接地阻抗测量的方法测量;冲击电流下电压和电流引线间的互感比工频电流下大很多,冲击电阻测量时不能忽略引线间的互感。     

接地装置雷电冲击特性的大电流试验分析

降低杆塔接地电阻是改善输电线路直击雷保护效果最为有效的措施.冲击大电流下杆塔接地装置的接地电阻并不是常数,而是一个时变的非线性电阻,其值受多种因素影响.为此,使用大型冲击电流发生器,通过埋设多种形式接地极.采用现场试验研究了不同注入电流下、不同规模下接地体的冲击特性.试验结果表明,接地体的冲击特性与接地体长度、冲击电流...     

变电站接地网雷电冲击参数计算

应用节点电压法和电磁场理论,建立变电站接地网模型,得到不同频率下接地网频率特性,通过傅立叶变换得到雷电冲击下时域响应。模型考虑了接地导体电阻、自感、电容及导体间互感,分析了电流注入点、土壤结构及接地体材料等因素对冲击接地阻抗的影响。     

冲击接地电阻测量

工频接地阻抗测量的常用方法是IEEE推荐使用的电位降法，基于此，国内的实际操作中，测量方法大致采用远离法和补偿法。但冲击接地阻抗的测量国内外还没有比较成熟的理论。为此，通过数学模型建立目标函数，利用最优化方法--变度量法较精确地求出双指数函数中的参数；借助于傅氏级数把双指数函数转化为很多正弦函数的和。转化结果表明，冲击电流与工频电流类似，冲击接地电阻可按类似工频接地阻抗测量的方法测量；冲击电流下电压和电流引线间的互感比工频电流下大很多，冲击电阻测量时不能忽略引线间的互感。     

杆塔冲击接地电阻的计算

通过数学模型,建立目标函数,利用最优化方程—变度量法,较精确地求出了双指数函数中的参数。借助于傅氏级数,把双指数函数转化为很多正弦函数和的形式。当高幅值的雷电流经接地装置注入接地网,接地网周围的土壤会发生火花放电。将土壤火花放电等效为接地分支等效半径的增大。当等效半径很大时,对分支埋深的影响作了论述。借助于场路结合的思想,采用节点电压法求得接地网在冲击电流下的参数。整个计算是逐步逼近的过程。计算的具体实例对工程应用有一定的参考。     

Exponential approximation of the Heidler function for the reproduction of lightning current waveshapes

In this paper the lightning current function proposed by Heidler is approximated by a linear combination of exponential functions in the time domain, which is afterward analytically transformed into the frequency domain. The unknown coefficients of the exponential approximation for the most frequently used values of the current steepness factor are computed using the least squares method. The developed exponential approximation is general with respect to the current steepness factor in the Heidler function. Approximation of the Heidler function with a linear combination of exponential functions enables the approximation of various Heidler function based lightning current functions. Heidler function in the frequency domain can be used for transient analysis of electromagnetic phenomena that include lightning protection, grounding grid analysis and electromagnetic compatibility problems.     

一种接地网雷电流冲击数值模型模拟的计算方法

通过傅里叶级数对双指数函数的雷电流进行分解,得到各个频率分量.在此频域特性的基础上提出一种计算接地参数的等效模型,利用电路的节点电压法得出接地网雷电冲击数值模型模拟的计算方法.根据该方法运用MATLAB进行编程,将运行的结果与权威的接地分析软件CDEGS的结果相比较,证明了提出的计算方法正确、可行.     

Transient performance of substation structures and associatedgrounding systems

When lightning strikes an electric substation, large currents generated by the stroke flow in the above ground structures and grounding system and dissipate in the soil. The electromagnetic fields generated by such high currents may cause damage to equipment and may be dangerous to personnel working nearby. In this paper, the frequency and time domain performance of a substation subjected to a lightning strike is described and discussed. The computed scalar potentials, electric fields, and magnetic fields are presented graphically as a function of spatial coordinates. As a function of time and as a function of both. Two cases are considered. The first case examines the substation grounding system only, while the second case includes an above-ground structure as well. It is believed that the results of the second case have not been published before. A double exponential lightning surge current is injected at one corner of the substation. The response of the grounding system to the frequency domain electromagnetic spectrum of this signal is computed by a frequency domain electromagnetic field analysis software package. The temporal and spatial distributions of the electromagnetic fields inside and near the substation are obtained by an inverse Fourier transformation of all these responses. The presence of a soil with an arbitrary resistivity and permittivity is accurately taken into account. The analysis sheds some new light on the understanding of the effects which take place at the higher frequencies     

雷电流数学模型的对比分析

针对目前应用较为广泛的双指数函数、霍德勒（Heidler）函数和脉冲函数雷电流模型,从函数波形特点、一阶可导性和频谱分析对这三种雷电流数学模型进行了对比分析,据此提出非精确的雷电流仿真计算研究可采用双指数函数模型;精确的雷电流特性的研究可采用Heidler函数模型;雷电电磁场等领域的研究可采用脉冲函数模型。     

测量杆塔冲击接地电阻的研究

在总结现有的杆塔冲击接地电阻的计算测量方法的基础上,研制了便携式杆塔冲击接地电阻测量系统.它首先向接地体注入波头较缓、幅值较低的冲击电流,接着采集接地体的电压与电流信号,经滤波后再换算到标准雷电流下求出其电压响应,最后求出冲击接地电阻.实验室测试结果与传统的冲击接地电阻测量方法对比表明本系统测量方便且可信度高.     

严重灾害情况下华中电网联络模式分析

通过对华中电网各省闻及各省内分区之间联络模式进行分析,提出省间及省内的联络方案,从而提高这些线路的抗灾标准,以满足人民基本生活需要.     

基于ATP-EMTP的±500kV直流线路雷击事故仿真分析(英文)

This paper calculates and researches on lightning accident of ±500 kV Xing-An DC transmission line in Guangdong based on ATP-EMTP and the simulation calculation model of the HVDC has been constructed. The results show that: when a lightning current strikes to the positive polar conductor of double circuit transmission line and the flashover of insulator strings occurs, as the over-voltage wave propagating along the lines due to the coupling effect between the conductors, the grounding electrode lines would produce the coupling voltage wave, which makes the flashover of the insulator strings occur at the different place along the grounding electrode lines, the unbalanced current of the grounding polar line is produced due to the insulator strings flashover and the unbalanced current exists for a long time, when the unbalanced current is up to the locking condition, the negative polar conductor is locked and the double-pole block fault occurs. In the paper, some effective measures are given to prevent this accident.     

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。