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。     

分层土壤中接地装置冲击散流特性的有限元分析模型

冲击电流在分层土壤中的散流过程具有明显的非线性变化特征,从电磁场理论出发,建立了分层土壤结构中接地装置冲击特性分析的有限元模型。在非线性过程的分析中考虑了传导和位移电流,准确地反映了冲击散流的物理过程;针对接地导体与土壤分界面、土壤分层界面的电阻率突变而造成有限元计算不易收敛的问题,采取了具有连续偏导数的平滑阶跃函数进行过渡的方法;在将无限散流空间变换为有限计算区域的问题上,提出了分层结构土壤的几何坐标变换方法,既减少了计算量又保证了计算准确度,并将仿真计算结果与试验结果进行对比分析。结果表明该模型能较好地模拟分层土壤结构中,土壤电离不均匀性和放电通道随机性带来的非线性变化问题,验证了模型的有效性。     

考虑火花放电的杆塔冲击接地特性计算方法

输电线路杆塔遭受雷击时,因杆塔接地电阻的存在,塔身上会产生很高的电位,过高的电位将引起杆塔对输电线路的反击,进而造成输电线短路。为了准确计算杆塔冲击接地特性,以便有效设计接地装置,基于电磁场和电路理论,通过等效半径的方法考虑了土壤中的火花放电效应,建立了杆塔接地装置的时域分析模型。计算结果显示,考虑土壤火花放电效应后的接地装置电位升更加符合实验测量结果,比没有考虑时电位升要低。该算法适用于大电流冲击下杆塔冲击特性的分析计算。     

考虑土壤非线性特性的接地网冲击特性分析方法

考虑土壤的非线性特性对接地系统冲击特性的影响,基于场路结合思想提出一种新的接地网冲击特性频域分析方法,并进行了接地网的冲击特性模拟试验。推导了考虑土壤非线性特性时接地极的等值半径后经过合理假设建立了更符合实际散流情况的接地系统分析计算模型。该模型待求变量少,计算时间短,兼顾了计算效率和计算精度,适用于分析接地网的冲击暂态特性。计算结果与软件包CDEGS的计算结果及冲击试验结果吻合得较好,进一步验证了该方法的准确性。     

土壤电离动态过程对接地装置冲击散流的影响分析

准确地分析接地装置的冲击散流规律是接地优化设计和提高输电线路防雷性能的基础。为考虑雷电流经过接地装置散流时,由于土壤电离动态过程的存在,接地装置周围土壤在散流过程中呈现的非线性特性,及其对接地装置冲击散流规律的影响,通过模拟试验和仿真计算对这一过程及其影响进行了研究。提出了考虑土壤电离动态过程非线性的计算模型,并基于模...     

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...     

连续冲击作用下不同土壤地区接地装置的散流特性研究

连续雷电冲击作用下接地装置的冲击散流特性更能反映杆塔接地的防雷保护效果,并且不同土壤地区的杆塔接地装置在雷电流的连续冲击下会有不同情况的冲击散流特性,为了探究这种特性,该文基于ATP-EMTP软件建立考虑火花效应的双脉冲五段式水平接地体仿真模型,仿真和实验相结合对不同土壤地区接地装置的连续冲击特性进行研究,对冲击接地电阻进行计算总结。研究结果表明：连续冲击下接地装置的冲击特性远不同于单次冲击下接地装置的冲击特性,这主要是由于接地装置所处土壤环境的不同,火花效应和挥发效应对土壤冲击散流效果的作用会相互影响,因而产生较大差异：当土壤比较湿润时其二次冲击散流效果较一次冲击散流效果较差,当土壤比较干燥时,其二次冲击散流效果较一次冲击散流效果较优。     

接地网格的雷电冲击特性

系统地分析了发、变电站接地网格在雷电流作用下的冲击暂态特性 ,建立了基于分布的、时变电路参数的等效电路模型。该模型考虑了接地导体周围土壤电离引起的动态、非线性火花效应以及导体间互感的影响 ;详尽分析了不同接地装置的结构、雷电流波形以及雷电流注入点等因素对接地网格冲击特性的影响     

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。     

改进型杆塔接地装置的雷电冲击特性计算分析

杆塔接地装置的冲击电阻大小直接影响输电线路安全,针对新疆伊犁地区特殊的地理环境,设计了一种改进型杆塔接地装置.采用ATP-EMTP仿真计算的方法对杆塔接地装置的雷电冲击特性进行了研究,并与当前普遍使用的接地电体模型进行对比,证明该接地装置在不改变接地装置总占地面积的情况下具有更好的雷电冲击特性,可用于高土壤电阻率区域.     

考虑火花效应时杆塔接地装置冲击特性的研究

运用ATP-电磁暂态程序(the alternative transients program-elector magnetic transient program,ATPEMTP)仿真计算模型对放射型、方框型及网格型杆塔接地装置进行了仿真计算,研究了土壤电击穿、接地体长度L、雷电冲击电流幅值Im、土壤电阻率ρ、土壤临界击穿场强Ecr及接地体埋深h等因素对其冲击特性的影响规律,同时,提出了实际冲击接地电阻R(t)的概念,研究了其随时间的变化规律及Im、ρ及L对最大值R(t)m的影响规律,并与传统意义的冲击接地电阻Rch进行了对比。     

变电站接地网不同接地材料接地特性研究

针对电力系统变电站接地网现行的铜、钢以及铜包钢等金属接地材料接地特性的不同,对比分析了铜、钢及铜包钢接地材料的使用成本及腐蚀特性。通过计算对比分析不同土壤条件和不同接地面积下,铜、钢及铜包钢接地网的接地电阻、网内电位差、接触电压以及跨步电压的不同特征。本文所做工作为变电站接地网的材料选择及优化改造提供参考。     

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.     

基于EMTP的水平接地体冲击时-频特性分析

提出了一种基于EMTP的接地体冲击电流作用下时-频特性分析方法,建立了考虑土壤火花放电的水平接地体时域传输线模型,利用该模型对水平接地体冲击特性进行了时域分析。通过对接地体注入电流、电压波形进行傅里叶变换,于频域内计算接地体不同频率响应下频域阻抗,详细分析了接地体冲击电流作用下的频域特性,并以此计算了接地体等效长度,分析了雷电流不同波头时间,幅值对接地体阻抗的影响。     

接地装置冲击接地电阻的测量与特性研究

冲击接地电阻一般用来评估雷击短路情况下的接地装置的安全性,目前国内针对接地装置冲击特性的研究相对较少,尚无法准确了解其规律及特点。为准确掌握接地装置的冲击特性,从仿真计算和场地试验两方面入手,建立了合理的接地装置暂态模型,结合土壤放电特性、频变特性及材质规格等因素进行全面综合考量,深入分析了冲击接地特性与工频特性、环境条件及工程实际应用价值等方面的影响规律。     

接地材料对杆塔接地装置冲击接地阻抗的影响

雷电流通过接地装置散流时,接地装置本身和土壤电阻率的大小都会影响散流过程,从而影响接地装置的冲击接地阻抗。基于电磁场和电路相结合的计算方法,使用自主开发的软件,计算了接地本体材料、不同接地体长度、直径和不同土壤电阻率对冲击接地阻抗的影响,并通过时域电压波形对这几个参数影响冲击接地阻抗的机理进行分析。由计算结果可知,接地体的磁导率对冲击接地阻抗影响很大。在接地体成本固定的情况下,铜接地装置的接地体长度越长,冲击接地阻抗越小。钢接地装置的接地体长度即使增长,但由于有效长度有限,其冲击接地阻抗降低幅度并不明显。随着土壤电阻率的增大,铜接地装置的冲击接地阻抗线性增加,而钢接地装置的冲击接地阻抗增加趋于平缓。     

影响接地网冲击特性因素的定量分析

本文在接地网的场路结合模型基础上,将雷电流进行最优化拟合,进行傅立叶变换;然后逐点计算接地网在各个频率下单位激励的响应,最后通过傅立叶反变换来逼真接地电极的冲击特性。在此基础上,笔者定量分析了影响接地电极冲击特性的因素,给实际防雷接地工程提供参考。     

模拟雷电冲击电流对接地网腐蚀的影响研究

当雷电冲击电流经接地网泄放入地时,会对接地网造成严重腐蚀,从而威胁建筑物、工作人员和设备的安全。为了得到雷电冲击电流对接地网腐蚀速率的影响,本文基于热等效性利用交流工频电流来模拟雷电流,通过长期试验测量了不同位置、不同电流下接地网的腐蚀率,得到了模拟雷电流对接地网腐蚀率的影响规律,并通过测量接地电阻的方式分析了电流和土壤对接地网腐蚀的综合影响,最后,论文根据试验结果分析了接地网腐蚀机理。研究结果表明,接地网的腐蚀率是由土壤性质和电流综合决定的,施加模拟雷电流会大大增加接地网的腐蚀程度,未施加电流的接地网腐蚀机理为微电池腐蚀,施加电流的接地网腐蚀机理为电解腐蚀,其中,电解腐蚀对接地网腐蚀的影响大。本文所得结论可为接地网的安全防护提供理论依据。     

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...     

接地装置冲击特性研究分析

为研究接地装置的雷电冲击特性,以火花效应和电感效应的研究为主线探讨了土壤的放电特性、接地装置的高频响应及土壤电气参数的变化规律;比较了电路理论、电磁场理论以及动态建模等3种暂态建模方法;评析了目前接地装置冲击试验的进展。通过归纳与分析,指出了这一研究领域中迫切需要解决的技术问题及初步解决方法:利用X射线胶片或高速成像仪器采集土壤放电图像以研究土壤的放电形式及放电区域的尺寸;确定土壤的临界击穿场强及残余电阻率,并用于暂态建模中;区分火花效应与土壤电气参数频变性以及火花效应与电感效应的影响范围;建议分别采用分布参数电路模型、集中参数电路模型、电磁场模型分析伸长接地体、复杂接地装置及接地装置的频域特征;采用高电压、大容量冲击电流试验系统研究高幅值、波前时间短的冲击电流作用下接地装置的冲击特性,并用于指导冲击接地电阻的现场实测。