基于增强火花效应的集中接地装置冲击降阻试验研究

降低接地装置冲击接地阻抗是提高输电线路的防雷水平的有效措施,而降低冲击接地阻抗的关键是提高集中接地装置的冲击散流效率。文中在接地装置冲击特性理论与仿真的研究基础上,从增强火花效应以提高散流效率的角度,在典型集中接地装置上添加适当的出线端头,并对其冲击降阻效果进行模拟试验研究。试验结果表明,通过在集中接地装置的合适位置增加出线端头,增强了局部火花效应,可以起到了降低冲击阻抗的作用;同时冲击降阻效果受出线端头长度与布置的影响,相比于水平方向,当出线端头为垂直地面方向时,其降阻效果更为明显。     

基于有限元分析方法对接地装置冲击特性研究

由于冲击电流的作用,接地体周围的土壤将会产生火花效应,使得土壤的电阻率会发生变化,进而对冲击电流的散流过程造成影响.因此本文采用有限元分析方法,利用COMSOL Multiphysics软件,构建了考虑火花效应的接地装置冲击散流模型,主要研究了垂直、水平接地体的冲击散流过程,通过模型的计算发现,接地装置在冲击散流的过程中电流主要从接地装置的末端散流到土壤中,这一情况也与实际情况相符合.     

雷击下500kV杆塔接地装置的散流有效性

合理布置杆塔接地装置可提高其散流效率和降低其冲击接地电阻,从而有效降低线路雷电反击跳闸率。为此,建立了500 kV典型杆塔接地体的仿真模型,研究了杆塔接地装置冲击泄漏电阻分布规律以及外部射线长度对整体散流分布的影响规律,分析了土壤电阻率与有效散流长度之间的关系,并对比了延长单根射线长度的降阻效果与增加射线数量的降阻效果。结果表明:冲击泄漏电阻可反映杆塔接地装置各个导体段的散流能力;土壤电阻率越低则其射线有效散流长度越短;在射线总长度一定的情况下,当外部射线长度小于有效散流长度时,延长单根射线长度的降阻效果要优于增加射线数量。研究结果可为杆塔接地装置的设计及改造提供理论支持。     

降低杆塔冲击接地阻抗方法

降低杆塔接地电阻是减小输电线路雷击事故的重要措施,分析了接地装置冲击散流特性,介绍了接地装置冲击接地阻抗各种表示方式及其物理定义及输电线路杆塔接地装置降阻改造方法及建议。     

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     

改善冲击散流时地中电场分布的接地降阻试验

已有的冲击接地试验研究表明,冲击电流入地后地中电场分布决定了接地装置的散流性能。从改善冲击散流时地中电场分布的角度进行冲击接地模拟试验研究,可提高接地装置冲击散流效率,降低接地装置冲击接地阻抗,为高土壤电阻率地区的防雷降阻措施提供新的解决思路。因此基于相似准则,对单根水平接地体和星型水平接地体在两种土壤电阻率下的冲击散流规律进行了模拟试验,并根据试验结果利用针刺状导体改善了接地体冲击散流时的地中电场分布。改善后的冲击接地试验结果表明,基于冲击散流时地中电场分布的接地装置改善措施,能够起到较明显降低冲击接地阻抗的效果,且冲击降阻的效果受冲击电流幅值和接地体结构布置的影响。     

基于电磁场的杆塔接地体冲击特性计算分析

输电线路杆塔接地体的冲击接地阻抗决定了雷击输电线路或杆塔时的塔顶电位,从而影响线路绝缘子串两端的过电压水平,直接关系到线路的耐雷水平。接地体在雷电流作用下的冲击特性表现为火花效应和电感效应,使接地体的冲击特性明显区别于工频特性。基于电磁场理论建立了输电杆塔典型接地体冲击接地阻抗计算模型,通过模型试验验证了其准确性,得到了接地体在不同土壤电阻率和射线长度下的冲击接地阻抗,并与国际著名的接地计算软件CDEGS工频接地阻抗计算结果对比分析,进一步揭示了接地体的工频和冲击特性的差异,同时验证了接地体冲击电流下存在有效长度。     

考虑端头效应与屏蔽效应的集中接地装置冲击降阻方法

降低接地装置的冲击接地电阻是提高输电线路耐雷水平的有效措施,而冲击接地电阻主要取决于接地装置的冲击散流能力,研究降低集中接地装置冲击电阻的方法对于提高电力系统安全性具有重要意义。在已有冲击接地理论和试验的基础上,提出了一种在集中接地装置合适位置增加散流端头增强端头效应,从而提高散流能力的冲击降阻方法。基于相似性原则开展接地模拟试验,验证了在接地装置添加散流端头实现冲击降阻方法的有效性,同时研究添加不同位置和间距的散流端头条件下,屏蔽效应对冲击降阻效果的影响。试验结果表明,添加散流端头可以实现冲击降阻的目的;考虑屏蔽效应,添加单组散流端头时,在水平接地装置中间区域布置具有更加明显的降阻效果,添加2组散流端头时,端头间距需要控制在合适的范围内,试验中2组长度L的散流端头间距控制在2L以上,能得到明显的冲击降阻效果。     

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。     

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。