时变接地电阻对输电线路耐雷水平的影响分析

冲击电流作用下,输电线路杆塔接地装置接地电阻呈现非线性时变特性,考虑接地电阻时变性对架空输电线路雷击暂态过电压及线路耐雷水平的影响是进行准确的输电线路防雷设计并提升其耐雷水平的基础。基于电磁暂态软件PSCAD建立了考虑时变接地电阻的220 k V同塔双回输电线路模型,分析了时变接地电阻对杆塔各处暂态过电压及输电线路耐雷水平的影响;并在此模型中添加"疏导型"防雷装置-并联间隙,分别计算考虑与不考虑时变接地电阻时并联间隙对输电线路耐雷水平的影响。结果表明:接地电阻大于20Ω时,定值接地电阻和时变接地电阻下输电线路耐雷性能及并联间隙安装方式相差较大。高土壤电阻率地区输电线路防雷设计应考虑接地电阻的时变性对输电线路耐雷性能的影响。     

输电线路杆塔接地极冲击接地电阻特性分析

为研究雷电流流经输电线路杆塔接地极的冲击特性,运用CDEGS软件仿真分析杆塔接地极在冲击电流作用下的冲击特性。分析水平接地极及四种改进接地极的冲击特性,探讨不同接地极尺寸以及不同土壤电阻率对冲击接地电阻的影响规律。得到接地极长度及半径对水平接地极冲击接地电阻的影响规律,接地极冲击接地电阻随水平接地极长度的增加而降低,但逐渐趋于稳定;同时获得垂直接地极对四种改进接地极的冲击接地电阻特性,为实际工程中采用合适的方法降低杆塔冲击接地电阻提供了参考。     

接地极附近杆塔接地体电腐蚀研究

相对于周围土壤而言,接地极附近的金属接地体能够提供导电性更强的导电通道,因此金属接地体中也会有接地极中的电流流过,处于土壤中的杆塔接地体因电流和运行环境的作用将会有电腐蚀,从而影响附近线路杆塔的接地性能。结合直流接地极工作条件和附近输电线路电气结构,在3种不同土壤模型的基础上建立了接地极对杆塔影响的理论分析模型;并考虑接地极在不同阴阳极模型条件时,对附近单回单基杆塔接地体的电腐蚀特性展开研究;在不同土壤模型条件下对线路总腐蚀量进行分析,最后针对接地极附近杆塔接地体提出了4种典型的防腐措施。     

基于PSCAD的UHVDC换流站共用接地极影响研究

对国内±800 kV直流输电工程共用接地极,根据已建成向家坝-南汇±800 kV直流输电工程的相关参数,利用电磁暂态计算软件PSCAD分别搭建了两个特高压直流输电系统换流站共用接地极的仿真计算模型,对送受两端采用独立接地极和共用接地极进行对比。并结合云广和贵广Ⅱ共用接地极的实际情况,分析其共用接地极影响。结果表明:当其中一个直流系统转为单极大地回线运行方式或双极电流不平衡运行方式时,会产生中性点电压偏移。电压偏移会影响直流系统的稳态运行电压水平。为减小电压偏移问题,在设计共用接地极时,应尽可能的减小共用接地极的接地电阻,增大接地极线路导线的总截面,以减小接地板线路电阻。     

输电线路防雷措施的仿真与分析

使用ATP-EMTP电磁暂态分析软件选取了矿区常用的110 kV级的输电线路作为仿真研究对象,根据实际参数模拟了雷电流、输电线路、杆塔、绝缘子串和避雷器,建立了雷击输电线路的仿真模型。本文主要针对110 kV输电线路在遭受雷击时,加装与不加装避雷器情况的比较和接地电阻的变化对雷击过程的影响进行仿真分析。得出:输电线路加装避雷器和降低杆塔的接地电阻可以有效保护输电线路的安全,保证煤矿电网的安全稳定运行。     

特高压直流接地极线路雷击闪络风险研究

接地极线路的安全稳定运行对整个特高压直流输电系统的可靠性有重要影响。针对目前接地极线路绝缘配合存在的问题,开展了招弧角雷击闪络试验,获取了间隙距离与雷击50%闪络电压的关系;建立了基于蒙特卡洛法的接地极线路的雷击闪络率计算模型,分析了主要影响因素。结果表明:目前我国的接地极线路绝缘强度较低,招弧角的存在,增大了雷击闪络风险;接地极线路的雷击闪络率与雷电流幅值概率分布和招弧角间隙距离密切相关,在进行绝缘配合设计时需考虑感应雷过电压。     

基于EMTP的输电杆塔与接地系统的暂态过电压建模分析

为评估分析输电线路系统的防雷性能,研究雷击暂态过电压在线路系统内部传输的波过程尤为重要.针对电网典型的110 kV输电线路,建立输电线路-杆塔-接地装置的联合系统模型;将杆塔进行分块建模,考虑斜材的复杂结构且基于电磁场理论与ANSYS软件导出斜材的波阻抗值,并将杆塔进行细分段,建立输电杆塔模型;将电感效应与火花效应纳入典型接地装置的暂态电路分析模型中,并利用MODELS模块实现;考虑绝缘子、避雷器、输电线路、避雷线的影响,联合ATP-EMTP软件进行雷击过电压传输的暂态分析.结果 表明,避雷线与杆塔间存在阻抗不匹配,导致雷电波发生折反射,且反射时长与输电线路档距相关;考虑了电感效应与火花效应的接地装置暂态电路分析模型,可以很好的模拟接地装置冲击特性,明显优于集中电阻模型;本文的输电杆塔模型与Hara模型进行对比分析,塔顶电位低于Hara模型,而电位峰值时刻超前于Hara模型.     

10kV配电线路杆塔接地电阻对耐雷水平影响研究

由于配电线路杆塔基数众多,且线路等级较低,长期的"重主网轻配网"思想使得配电线路杆塔接地电阻问题没有引起足够的重视。本文基于10 kV配电线路钢筋混凝土电杆接地电阻的实际考察与现场测量,并从混凝土在干燥和吸湿两种情况下其电阻率的表现,以及钢筋混凝土杆塔抱箍是否与内部钢筋相连等方面分析了其对杆塔接地电阻的影响。本文通过电磁暂态软件PSCAD建立了相关输电线路模型,分析了不同接地电阻对输电线路耐雷水平的影响,若接地电阻较大,雷击时避雷器通流容量将超过其设计通流值,说明了配电线路杆塔接地装置对其雷电防护性能的重要性。     

输电线路杆塔与接地装置的雷击暂态响应建模分析

为准确分析输电杆塔的雷击暂态响应,以及雷电波在杆塔、线路中的折反射波过程,建立整体的分析模型显得尤为重要。针对典型110 k V输电线路,搭建了输电线路、输电杆塔以及接地装置的一体化暂态分析模型,将输电杆塔进行分块建模,建立其多波阻抗模型;考虑典型接地装置的电感效应与火花效应,建立其暂态电路分析模型;考虑绝缘子、输电线路、避雷线的影响,最终结合EMTP软件进行雷击暂态响应分析。结果表明考虑电感效应以及火花效应后的电路模型,可模拟接地装置的冲击特性;输电杆塔横担电位峰值随高度的降低而减小;杆塔与接地装置的阻抗不匹配、避雷线与杆塔的阻抗不匹配,导致横担、塔顶电位带有较大程度的振荡;雷电波的反射时长与输电线路跨距相关。     

考虑土壤火花击穿特性的针刺式接地装置降阻研究

杆塔接地电阻超标大大增加输电线路雷害风险，进行基于冲击降阻效果的接地装置优化设计很有必要。研究发现在接地极上加装针刺短导体能够改善接地装置冲击特性，基于电磁场麦克斯韦微分方程建立了考虑土壤火花击穿特性的接地装置冲击特性有限元模型，然后分析了在水平接地极上添加针刺的降阻机制，最后基于有限元模型仿真研究针刺长度、数量和加装方式对冲击接地电阻的影响规律。结果发现，针刺长度和数量增加都能够降低冲击接地电阻，随针刺数量增多单根针刺降阻效率逐渐下降，添加单根针刺时采用单边竖直加装方式具有最好的降阻效果，受针刺导体间的屏蔽效应影响，针刺数量较多时水平单边和竖直单边相间排列加装的方式降低电阻值更多，所得结论可以为针刺在水平接地极上的布置方式提供参考。     

风电场中直击雷的防护和研究

风力发电场中输电线路是防雷保护的重要部分,当直击雷击在输电线路上时,不仅会对线路本身带来破坏,其产生的侵入波过电压将顺着线路传递至风电机组,可能会引起变压器的损坏,从而导致风电机组的停运。以某风力发电场雷击事故为例,将通过电磁暂态软件程序ATP/EMTP建立雷电直击输电线路的模型(雷电流模型、杆塔模型、输电线路电缆模型、避雷器模型、绝缘子串模型和变压器模型),通过仿真计算出升压变压器上的暂态过电压和流过电缆的最大雷电流,并仿真了在安装线路避雷器和降低接地电阻时,雷击点处的雷电过电压和过电流值。最后通过综合对比提出了在1号、2号杆塔安装避雷器和降低杆塔接地网电阻值的两种保护措施来对风电场场内输电线路进行有效防雷。     

杆塔接地极的冲击散流特性及降阻研究

分析杆塔接地极的冲击散流特性对优化接地极的结构、降低接地极的冲击接地电阻具有指导意义。基于电磁场的理论,在CDEGS中建立了计及土壤非线性电离影响的接地极仿真模型,通过模拟试验验证了模型的正确性,并依据模型对放射型接地极的冲击散流特性进行了研究。结果表明:放射型接地极在水平射线上的散流分布很不均匀,且散流比重远大于内部方框;冲击散流分布受土壤电阻率的变化影响较明显,冲击电流幅值的变化对其影响不大。此外,从提高接地极的冲击散流效率出发,提出两种改进的放射型接地极,经仿真验证,改进的接地极冲击接地电阻降低显著。     

220 kV线路避雷器雷电绕击保护范围及优化应用研究

线路避雷器作为一种防治线路雷害的措施其功效已被业界广泛认可,但是线路避雷器运维困难且成本较高,如何量化避雷器的保护范围、准确进行安装选点是影响避雷器应用效果的关键问题。基于电磁暂态计算软件ATP-EMTP建立220 k V输电线路雷击电磁暂态分析模型,分别对线路避雷器的有效保护范围与绕击高电位转移特性、线路避雷器绕击雷害治理与杆塔接地电阻的配合关系等问题进行研究。研究结果表明,避雷器的保护范围由雷电流大小、杆塔接地电阻和档距共同决定,避雷器安装点的绕击高电位转移会造成相邻杆塔的绝缘闪络;利用线路避雷器进行绕击雷害治理,杆塔接地电阻整治应考虑高电位转移的影响;治理易受大幅值雷电流绕击线路段,建议采用多基塔连续安装避雷器的方式。     

500kV线路杆塔雷电冲击全波电磁暂态特性研究

为了研究土壤电阻率、雷电流幅值以及波前时间等不同因素对500kV线路杆塔在雷击时杆塔全波电磁特性的影响,建立了线路-杆塔-接地极一体化模型,计算了雷电冲击下考虑不同雷电流参数、土壤电阻率参数的500kV输电线路杆塔电磁暂态特性影响。计算结果表明,避雷线分流大小随着土壤电阻率和雷电流幅值的增加而增加,波前时间的改变对其影响较小;通过引下线向土壤散流的电流随着土壤电阻率的减小和雷电流幅值的增大而增大;接地体电压和横担电压均随着土壤电阻率和雷电流幅值的增加而增加,并不改变峰值出现时刻,波前时间的改变会同时改变峰值和出现时刻。     

杆塔接地体冲击对输电线路雷电反击分析

为了减少雷害事故的发生,为输电线路防雷提供科学依据,计算输电线路雷电反击跳闸率时必须考虑杆塔接地体冲击特性。通过EMTP建立了线路及杆塔模型,考虑雷电流作用下接地体冲击特性,分析线路反击时杆塔和接地体暂态电压变化规律。计算不同土壤电阻率和接地体长度下线路反击跳闸率,同时讨论工频电压对反击跳闸率的影响。分析结果表明:雷电流幅值较大时,接地体冲击接地电阻降低明显。工频电压对线路反击跳闸率有一定影响。增加接地体长度和降低土壤电阻率可以有效减少线路反击跳闸率。     

接地网四种典型设计的分析与验证

本文参照国际标准DLT5092-1997要求,对四种典型杆塔接地网的接地电阻进行了计算和验证,分析确定了四种典型接地网的最少用料,并对相关降阻措施进行了探究。杆塔接地网对架空线路杆塔的防雷与对地散流起着至关重要的作用,接地电阻的大小是衡量其安全性的重要因素。低接电阻、持续稳定的输电线路杆塔接地网是减少输电线路雷击事故、维持电力设备安全可靠运行的重要电力设备。     

杆塔钢筒基础桩冲击散流特性研究

降低杆塔冲击接地电阻是输电线路防雷重要措施,杆塔接地系统的冲击散流特性主要受接地装置形状及土壤结构影响.应用CDEGS仿真研究了预制钢筒桩基础及其接地系统的冲击散流特性,获得了锚栓长度及数量、分层土壤结构以及加装水平接地极对钢筒桩基础冲击散流的影响;并在此基础上提出了应用预制钢筒桩基础降阻策略.可为输电线路接地工程提供参考.     

特高压直流极线与接地极线路同杆架设 雷电过电压特性分析

直流系统接地极线路与高压极线同杆走线是近年来直流系统设计中倾向于采用的一种布置方式。此种方式下,接地极线路与高压极线之间存在电磁耦合,相比高压极线与接地极线路单独架设方式,同杆后防雷状况将复杂化。为了对接地极线路与高压极线同杆架设防雷性能进行分析并与分别走线情况进行对比,本文利用电磁暂态分析软件ATP-EMTP建立了仿真模型,分别对单独走线和同杆走线方式下特高压直流极线和接地极线路的防雷性能进行了计算和比较。研究表明:同杆架设后,接地极线路雷击跳闸率将显著增加,需要提高接地极线路的外绝缘配置。本文分析结论为直流工程同杆走线方式下高压极线和接地极线路的防雷设计提供了重要参考。     

海上风电场电缆-架空线输电系统雷击过电压暂态分析

为了研究大型海上风电场海底电缆-架空线输电系统雷击过电压的问题,在充分研究输电系统结构的基础上,使用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建暂态计算模型。考虑工频电压对雷击过电压的影响,重点研究分析了电缆长度、杆塔接地电阻、雷击距离、雷电流幅值等因素对暂态过电压的影响及其原因。仿真结果和分析表明:杆塔接地电阻和雷电流幅值的增大、雷击距离和电缆长度的减小会导致雷击过电压的增大。考虑避雷器的优化配置,能有效抑制海底电缆首末两端的过电压幅值,相关结论为海上风电场电气系统的防雷绝缘设计提供了一定参考。     

杆塔地网接地电阻冲击特性的研究

改善输电线路杆塔接地装置的冲击特性、降低冲击接地电阻是减少输电线路雷击事故,提高供电可靠性的有效方法。通过对模拟试验中最优化的电极进行冲击大电流试验,得出冲击系数α的大小与冲击电流幅值、电极形状和布置形式有关,不是一个定值;接地体在防雷保护中作用的大小主要取决于冲击接地阻抗和过渡过程的特征,而不是工频接地电阻。