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。     

大型变电站接地网雷电冲击暂态特性的仿真

为了更深入掌握雷电冲击下大型变电站接地网的暂态特性,指导变电站的防雷接地设计,建立了大型变电站雷电冲击暂态特性的仿真模型。在此基础上,使用矩量法(MOM)在不同土壤电阻率、不同地网边长、不同网孔大小以及不同雷电流波头时间等情况下分别进行了接地网的雷电冲击暂态特性的仿真计算。结果表明:土壤电阻率越大,接地网的冲击接地特性越呈现出阻性;地网面积越大,接地网的冲击接地特性越呈现出感性;网孔大小对接地电阻的影响不明显,当网孔边长从50 m下降到10 m时,接地网的工频接地电阻与冲击接地电阻分别下降了22.95%和5.63%;随着雷电流波头时间的增加,接地网的冲击接地电阻与冲击系数近似线性下降。     

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。     

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。     

接地电阻测量

介绍三点法接地电阻测量原理,结合实际案例,分析接地电阻测试仪表探针在地网中布置位置不同产生的不同测量值,得出在接地电阻检测中必须根据不同的地网结构状况,对电流极、电压极进行合理布置。     

配网线路避雷器雷电放电电流和吸收能量特性分析

配网线路避雷器雷击放电电流特性是其动作负荷、残压、型号选择、试验考核和运行寿命评估的关键依据。在建立配电网输电线路防雷计算模型的基础上,用电磁暂态计算程序ATPEMTP对无避雷线的典型10 kV配电线路在不同雷击途径下流经线路避雷器的雷电放电电流和吸收的雷电放电能量进行了计算分析。研究了不同波形、幅值雷电流侵入时,不同杆塔冲击接地电阻下,线路避雷器的放电电流和吸收能量特性,分析了雷电流幅值、波形、冲击接地电阻对放电电流的幅值、波头时间、波尾时间和避雷器吸收能量的影响。研究结果表明:雷直击线路时,避雷器放电电流幅值和吸收能量均随冲击接地电阻阻值的增大而减小,而雷击塔顶时相反。     

基于变电站避雷器事故接地研究

针对某变电站雷击导致避雷器烧毁事故,通过现场调研测量接地电阻值及软件仿真分析,得出该变电站事故的主要原因是雷电反击。同时提出线路避雷器并接防雷电容器及对避雷针、进线终端杆塔及出线首端杆塔进行局部接地冲击优化,并采用电磁暂态仿真软件ATP进行仿真验证。仿真结果表明:该两项措施能有效降低雷电过电压陡度及幅值,能起到较好的防雷效果。该研究不仅能够提高变电站的供电可靠性,同时能够为同类型变电站改造及建设提供相应的工程实例,具有一定的借鉴意义。     

750kV敞开式变电站雷电侵入波过电压的研究

以某750kV敞开式变电站为例,建立了同杆双回架空进线方式的AIS系统模型;研究了雷电侵入波过电压计算模型的误差及其影响因素,采用ATP对雷电侵入波过电压进行了计算。结果表明,①三种杆塔模型计算结果相差近7%,最好采用多波阻杆塔模型,以免造成较大误差;②当杆塔冲击接地电阻在10Ω以上时,MOA上的残压急剧上升,对设备的安全运行造成较大威胁;③变电站接地电阻对过电压值影响不大;④地面倾角增大,变电站内部各设备的过电压值及流过MOA的最大电流也随之增加,山区线路防雷尤为重要。     

季节性冻土环境下输电杆塔地网接地特性研究

季节性冻土的融冻循环过程会导致土壤电阻率和冻土层分界面随季节变化,冬季输电线路杆塔地网接地电阻可能上升,甚至超过标准限定值,影响线路的安全稳定运行。为了研究季节性冻土因素对杆塔地网接地电阻的影响,仿真研究了冻土层结构及冻土层厚度对其接地电阻的影响,并采用柔性石墨和圆钢接地材料同沟敷设的方案对实际输电线路杆塔地网进行了改造,对比分析了接地电阻的差异。研究结果表明:在不同冻土层结构和冻土层厚度情况下,柔性石墨地网相比于圆钢地网,其接地电阻最大降阻率分别达到了18. 76%和23. 65%。研究成果可为季节性冻土环境下输电线路杆塔接地降阻提供参考。     

考虑火花效应的接地装置冲击散流特性有限元计算分析

为了计算输电线路杆塔接地装置的冲击散流特性并考虑火花效应的影响,本文结合土壤击穿模型,采用有限元法(FEM)求解了非线性电阻率下的磁准静态方程,模拟了雷电流的地中散流及土壤电离的过程。随后,讨论了土壤击穿模型参数对冲击接地电阻的影响,分析表明:土壤临界击穿场强E_c是影响冲击接地电阻的主要参数,为简化计算并考虑土壤分散性的平均影响,建议取E_c=3 kV/cm,剩余电阻率系数k及电阻率衰减系数n的影响较小,建议取k=7%,n=0. 75。最后,进一步补充计算了垂直接地体、针刺型接地体及实际接地装置的冲击散流特性,为实际输电线路杆塔接地设计与分析提供参考。     

未断开接地装置和架空地线连接时接地电阻的测量误差研究

分析了未断开接地装置和架空地线连接时接地电阻的测量误差来源,指出实际流经接地装置的电流小于电流测量值是产生测量误差的根本原因。通过建立数学模型研究了变电站接地电阻值、电流回路电阻值、杆塔接地电阻值、架空地线类型的改变对接地电阻测量误差的影响。为了减小大电流法测量接地装置接地电阻的误差,应当断开接地装置和架空地线的连接并令测试范围内杆塔的架空地线与地绝缘。     

配电线路混凝土杆塔接地体冲击特性实验研究

为了分析雷击配电线路杆塔时的冲击特性，选择实地试验的方式进行测量工作，同时为了增加试验的可靠性及对比不同土壤电阻率环境下的杆塔冲击特性，在陕西省某地选择了两处不同土壤电阻率的同类钢筋混凝土材质杆塔进行测试，选择移动式冲击电流发生器作为本次试验的激励装置，采用三级法布线方式，测量得到了4种不同幅值的冲击电流下的杆塔接地体表面电位及杆塔周围地电位升的数据。本次试验属于配电线路杆塔防雷任务的基础研究工作，测量得到的杆塔接地体冲击特性数据及电位分布规律可以指导此类钢筋混凝土材质类型的配电线路杆塔本体及接地体优化设计工作，降低配电线路的雷击致故障概率。     

一起矿区电网雷击打坏主变事故分析及改造措施

针对屯兰110 k V变电站发生的雷击打坏主变事故,并结合现场调查和实验室试验情况,对事故的原因进行了计算分析。认为母线避雷器的接地引下线太长、变电站的冲击接地电阻过大、雷电过电压未经过进线段保护进行有效限制,侵入的雷电波幅值过高是这起雷害事故的主要原因。提出了以下针对性的改造措施:对变电站的接地装置进行优化改造、规范站内避雷器接地引下线的长度及布设位置、在进线段杆塔上装设无间隙的氧化锌避雷器、对装设有线路避雷器杆塔的接地装置和接地电阻进行检测。通过以上改造,消除了变电站防雷保护的隐患,大大提高了矿区电网的供电可靠性。     

500kV横沥变电站接地网状态评估与改造

利用CDEGS分析软件对500kV横沥变电站接地网进行状态评估,从接地网接地电阻、接触电压、跨步电压、土壤电阻率及其结构的角度进行综合分析评估。提出采用将外扩地网与主接地网连接的4根扁钢全部割断以将外扩地网废弃,在主接地网四周安装11口接地斜井并加灌HK-2型物理降阻剂的改造方案,使接地网的接地电阻降到0.377Ω,满...     

风机接地系统雷击暂态特性分析

良好的风机接地系统对于风电机组的雷电防护至关重要,必须详细研究风机接地系统的雷击暂态特性。利用EMTP软件建立风机叶片、塔筒和接地系统模型,考虑雷电流冲击作用下接地体的散流特性和火花效应,分析地网暂态电位变化规律。讨论土壤电阻率、地网尺寸、地网形状对接地系统雷击暂态电位的影响,分析引外接地对于降低暂态电位的效果。分析结果表明:冲击电流引起的火花效应能够降低接地系统的冲击接地电阻;地网中心暂态电位随着土壤电阻率的增大而增加;地网尺寸越大、边数越多,接地系统雷击暂态电位越小,但是暂态电位下降幅度越来越缓;引外接地能够有效降低冲击接地电阻,但引外接地长度不应超过有效长度。地网尺寸、规模并非越大越好,进行风机地网设计需要选取恰当型式。     

风机接地系统雷击暂态特性分析

良好的风机接地系统对于风电机组的雷电防护至关重要,必须详细研究风机接地系统的雷击暂态特性。利用EMTP软件建立风机叶片、塔筒和接地系统模型,考虑雷电流冲击作用下接地体的散流特性和火花效应,分析地网暂态电位变化规律。讨论土壤电阻率、地网尺寸、地网形状对接地系统雷击暂态电位的影响,分析引外接地对于降低暂态电位的效果。分析结果表明:冲击电流引起的火花效应能够降低接地系统的冲击接地电阻;地网中心暂态电位随着土壤电阻率的增大而增加;地网尺寸越大、边数越多,接地系统雷击暂态电位越小,但是暂态电位下降幅度越来越缓;引外接地能够有效降低冲击接地电阻,但引外接地长度不应超过有效长度。地网尺寸、规模并非越大越好,进行风机地网设计需要选取恰当型式。     

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。     

振铃波作用下低压配电系统SPD防护失效概率分析

真实雷电过电压呈明显衰减振荡过程,因此需要对振铃波作用下低压配电系统SPD保护进行分析以模拟真实雷电作用。利用EMTP软件搭建0.5μs-100 kHz振铃波发生电路,采用P-G压敏电阻模型对TN-C-S配电系统进行仿真冲击。分析冲击电压幅值与接地电阻对SPD防护效果的影响,从能量角度计算压敏电阻失效概率,讨论冲击电压幅值与接地电阻对失效概率的影响。分析结果表明:TN-C-S配电系统中在L线与N线、N线与PE线间安装SPD时,线路残压能够得到较好的抑制,L-N线间SPD残压和通流远大于N-PE线间SPD;L-N线间SPD的残压随着冲击电压幅值和接地电阻的增大而增加;SPD失效概率也随着冲击电压幅值和接地电阻的增加而增大;B类位置振铃波波形对SPD的威胁要高于A类位置。为确保SPD的防护效果,需要尽可能降低其接地电阻。     

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。     

复杂土壤结构对杆塔接地装置冲击 特性影响分析

随着电网输送距离的增大,输电线路不可避免要跨域河流、山地等复杂地形,准确计算复杂土壤结构中杆塔接地装置的接地参数及其冲击散流特性是输电线路杆塔接地装置优化设计的基础。本文基于有限元数值计算方法,建立了考虑河流、山体的块状土壤结构模型,对接地装置散流过程土壤中电流密度和电场强度进行分析;并对河流与接地装置的距离、山体的坡度、山体顶面积对接地装置冲击接地电阻的影响进行定量的分析。结果表明:高土壤电阻率地区,接地装置与河流距离小于5 m时,河流对接地装置散流以及冲击接地电阻影响较明显;当山体顶面积为20 m×20 m时,坡度5°≤α≤75°,接地装置敷设于山顶和山侧时,接地装置冲击接地电阻值分别增加了79. 6%和32%,山体输电线路防雷设计应综合考虑山顶面积和坡度对接地装置散流和冲击接地电阻值的影响。