输电线路杆塔及接地体雷电冲击响应分析北大核心CSCD

雷击是造成输电线路跳闸的主要原因,研究输电线路及接地体的雷电冲击响应具有十分重要的意义。为此,笔者运用电磁分析软件CDEGS建立了500 kV双回路自立式输电线路杆塔雷电冲击模型,分析不同雷电流波形、不同杆塔参数、不同土壤电阻率和不同接地体长度下输电线路杆塔及接地体上雷电冲击响应规律。计算结果表明,雷击杆塔塔顶时,避雷线分流大小与土壤电阻率成正比关系,雷电流过大将导致绝缘子击穿;雷电流波前时间越短、横担越窄、杆塔越高、土壤电阻越大、接地体越短,雷击时塔顶和接地体冲击电压峰值越高;在高土壤电阻率地区通过增长接地体长度、降低土壤电阻率能有效降低塔顶和接地体电位。     

遭受雷击时输电杆塔及其接地装置的暂态电位分布

为向以减少输电线路的雷击故障率为目的的接地降阻和杆塔优化设计提供参考,通过电磁场数值计算方法分析了雷击情况下输电杆塔及其接地装置各自承受的电压,以及在不同雷电参数、杆塔高度、土壤电阻率、接地装置大小等条件下,杆塔和接地装置上的雷电电压变化规律。计算结果表明,雷电流波前时间越短、杆塔越高、土壤电阻率越高、接地装置规模越小,雷击时塔顶电位峰值越高。由于降低接地电阻可以明显减少塔顶电压维持在较高值的时间,因此在高土壤电阻率地区通过降低接地电阻可以有效减少直击雷的危害。     

500 kV架空线路雷电过电压与冲击接地电阻关系

为考虑雷击架空输电线路后,雷电流在避雷线、杆塔、接地网和土壤中的动态散流过程,建立了输电线路-杆塔-接地网一体化雷电全波电磁暂态模型,计算冲击接地电阻和反击过电压。基于全波电磁暂态模型,从冲击接地的概念出发,将土壤电阻率、雷电流波前时间和幅值对输电线路的影响直接反映在雷电过电压上,对雷电过电压与冲击接地电阻计算公式进行拟合。研究表明：波前时间减小和土壤电阻率增大均会使冲击接地电阻值与雷电过电压增大。不考虑火花效应时的冲击接地电阻值与雷电流幅值无关,雷电过电压随雷电流呈正比例增大。在进行接地网设计时,应考虑能使雷电过电压值下降的接地网射线的有效长度。     

超高压线路杆塔的塔顶电位特性的研究

本文通过在500kV输电线路的模型塔和模型线段上的塔顶电位响应试验,用响应曲线法研究超高压线路杆塔—避雷线—接地电阻这一系统的响应特性,分析了雷击塔顶和雷击1/4档距时雷电流波头、接地电阻、拉线等因素对塔顶电位的影响,得出了塔顶电位的变化规律及雷击1/4档距与雷击塔顶的塔顶电位峰值的比率。     

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。     

基于雷电流传输特性与时频特性的防雷器件应用设计与应用分析

在电力系统的防雷保护中,雷电流的传输特性和时频特性直接影响了雷击杆塔后的塔顶的暂态过电压水平,进而决定了输电线路的雷击闪络率。提出一种基于雷电流传输特性与时频特性的防雷器件的设计方法,该器件能够有效地改变雷电流的波形与幅值;通过大幅度增加雷电流波前时间和减小雷电流幅值的方法,防雷器件能有效降低杆塔塔顶雷击后的暂态过电压水平,进而降低输电线路的反击闪络率。冲击电流试验结果表明,雷电流波前时间越短、波形陡度越高,防雷器件对其陡度的抑制效果越显著,雷电流波前时间增幅越大,雷电流幅值衰减也越大,防雷效果越好。防雷器件独特的设计和良好的防反击性能使其在500 k V以下输电线路防雷中具有较大的应用前景。     

220kV同塔四回输电线路反击耐雷性能影响因素

采用ATP-EMTP软件建立仿真模型,对220 kV同塔四回输电线路反击耐雷性能进行了仿真计算和分析。分析了雷击杆塔塔顶时,杆塔塔身及各横担不同部位电位分布,并讨论了杆塔高度、杆塔冲击接地电阻、土壤电阻率、绝缘水平等因素对线路反击耐雷性能的影响。结果表明：低土壤电阻率地区杆塔接地电阻对线路反击耐雷性能影响不明显,高土壤电阻率地区降低杆塔接地电阻能够提高线路耐雷水平;需要根据实际条件尽可能地降低杆塔高度;线路各层导线可以采取不同的绝缘水平。     

ZGD系列低阻接地模块在输电线路中的应用

引起输电线路故障跳闸的原因很多。因雷击引起的跳闸次数一般占总跳闸次数的50％以上,因而雷击位居所有跳闸原因之首。降低接地电阻值是降低雷电影响的主要手段,尤其是就山区和土壤电阻率高的地区而言。杆塔冲击接地电阻对塔顶电位升高起了决定性作用,所以,     

输电线路杆塔对雷电流监测结果的影响

在输电线路上实际测量雷电是进一步了解雷电流各种参数的有效手段,但实际测量到的结果是受被击物体影响后的雷电流。为了通过测量结果得到雷电流的原始波形,在输电线路杆塔模型中考虑了雷电波在杆塔传播过程中的衰减、畸变以及杆塔冲击接地电阻等因素,采用电磁暂态分析程序PSCAD对两种不同的输电杆塔进行了仿真计算,并对是否装设避雷线的情况进行了比较分析。结果表明避雷线对于雷电波的传播有很明显的影响,雷击输电线路杆塔时塔顶和塔底的雷电流波形有显著的区别,塔底电流随着杆塔的增高而变大。     

杆塔冲击接地阻抗的有限元分析

电力系统的运行经验表明,大多数输电线路事故是由雷击输电线路或杆塔引起跳闸所致。经由输电线路杆塔接地体流入大地的雷电流可达数十甚至上百千安,此时接地体周围土壤出现非线性火花放电现象。为了提高输电线路耐雷水平,降低雷击故障率,考虑实际工况下土壤非线性火花放电效应进行杆塔接地体参数计算对降低杆塔接地电阻的优化设计至关重要。文中基于电磁场理论,考虑土壤中的火花效应特性,采用有限元数值计算方法建立了仿真模型,实现了高幅值冲击接地电流下接地体入地散流过程的模拟。研究表明,该仿真模型与试验结果偏差小于10%;随着雷电流幅值的升高,冲击接地阻抗降低且有饱和趋势;接地体阻抗随雷电流频率增大而增大。