基于模拟实验与有限元仿真的针刺式接地体接地特性研究

由于接地体电感效应的存在,在土壤电阻率较大的区域,接地体的冲击接地阻抗很难通过延长接地体长度的手段来降低,因此会影响系统的安全稳定运行。在现有接地体上增加针刺,增强雷电大电流冲击下土壤的火花效应,扩大低电阻率土壤散流区域,从而显著降低冲击接地阻抗。基于模拟实验和有限元仿真,研究了针刺设置数量、长度、间距等参数对冲击接地阻抗的影响,对针刺的布置方式进行优化。研究结果表明:针刺的长度、间隔与冲击接地阻抗之间呈非单调性,存在最佳值。通过优化针刺布置方式可以有效降低冲击接地阻抗,提高线路耐雷水平。     

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。     

输电线路接地体冲击散流特性仿真计算与试验对比研究

本文对简单结构的单根水平接地体进行冲击模拟试验,分析了不同长度接地体的冲击散流规律,同时通过单根水平接地体建模仿真计算对试验结果进行验证,结果表明:单根接地体的散流呈两端散流大、中间散流少的分布规律,接地体长度和土壤电阻率对散流影响较大。     

高土壤电阻率下的新型石墨接地材料冲击特性仿真分析

为了研究新型石墨接地材料在高土壤电阻率地区的冲击特性,研究运用CDEGS软件对新型石墨接地材料在高土壤电阻率环境下的电感效应进行分析。从不同尺寸、不同土壤电阻率两个方面与传统接地钢材料进行对比,得到如下结论:在较低土壤电阻率土壤中,冲击接地阻抗受接地体长度的影响很大;在相同尺寸情况下,新型石墨接地材料在高频电流下的电感效应比钢材料小,冲击接地阻抗也小于钢材料,尤其在高土壤电阻率土壤中,新型石墨接地材料在电感效应方面明显优于传统接地钢材料。     

蒙西地区典型季节变化对接地网接地阻抗影响研究

季节变化改变土壤电阻率值,土壤电阻率的改变对接地装置阻抗值造成影响。在某场区土壤电阻率监测的基础上,研究该场区埋设的不同类型接地装置阻抗变化情况。结果表明：经相关性分析,该地区全年土壤电阻率与气温变化呈强负相关,表现出明显的季节变化特性;在设计受季节变化影响较大的区域接地网时,可以通过增大接地网面积、接地网埋深,以及采用磁导率小、柔韧性好的石墨接地装置,来减小季节变化对接地阻抗值的影响,为受季节变化影响较大地区接地网设计提供参考。     

输电线路杆塔及接地体雷电冲击响应分析

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。     

电路法仿真分析水平-垂直接地体模型冲击特性

通过建立ATP-EMTP的水平-垂直接地体模型和改变模型参数,用电路法代替行波法来近似分析接地体电压的变化,并计算冲击接地电阻值。仿真得出,当土壤电阻率不变时,冲击接地电阻值随接地体尺寸的增加而逐渐减小。在高土壤电阻率情况下增加接地体长度,对降低冲击接地电阻值具有显著效果。     

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。     

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。     

四种简单接地体的冲击接地阻抗分析

为研究接地装置的脉冲泄流效果,采用时域有限差分法对4种简单接地体在2种脉冲电流泄流下的接地 阻抗进行了数值分析,得出了相应的冲击接地阻抗时域特性。计算结果表明:在水平接地体上附加垂直接地体可 降低接地体的冲击接地阻抗,在垂直接地体间距大于2倍垂直接地体长度下,冲击接地阻抗随垂直接地体根数增 加而减小;接地体的冲击接地阻抗有一动态变化过程,需经一段时间的波动才趋于稳定;注入脉冲电流上升时间越 短,宽度越窄,覆盖的频段越宽,则冲击接地阻抗所达到的最大值越高,达到稳定值的时间越长。     

基于ATP-EMTP的水平接地电极的冲击特性研究

为了研究雷电流经接地极时的冲击特性,采用电磁暂态计算程序(ATP-EMTP)仿真的方法对水平接地体在脉冲电流下的冲击特性进行分析,得出接地电极的几何尺寸和土壤电阻率对冲击接地特性产生的影响.仿真结果表明:冲击接地电阻的大小随着接地体的尺寸的增加而增大,但增长的趋势渐缓,到一定长度时趋于稳定,冲击接地电阻大小与土壤电阻率成正比.     

单根伸长接地体的冲击特性与仿真模型的研究

冲击接地阻抗是影响输电线路防雷等级和雷击跳闸率的重要因素。目前,通常采用模拟试验或者仿真计算来研究冲击接地阻抗,无法真实反映接地体冲击接地特性。为了研究接地体在冲击电流下的特性,本文采用大型冲击电流发生器对接地体进行真型试验研究,以多种型式接地体为研究对象,讨论了冲击电流幅值和接地极尺寸对接地体冲击特性的影响并建立了接地体冲击接地阻抗EMTP仿真模型。试验结果表明,冲击电流幅值升高、接地体长度增加或截面直径增大都会使冲击接地阻抗降低,且接地体长度和冲击电流幅值的影响均出现饱和现象;仿真结果表明,通过分段π型等值电路Models模型建立的接地体冲击接地阻抗仿真模型可有效计算接地体冲击接地阻抗。     

接地材料对大型水电站接地阻抗的影响

对于大型水电站接地系统,由于面积巨大、分散布置、联系松散、土壤电阻率不均匀,接地材料的纵向阻抗特性可能会对接地电阻有较大影响。针对水电站接地网分布的特点,基于场路耦合方法,建立考虑接地材料影响的水电站接地网不等电位分析模型,计算分析了常用铜、钢等接地材料在不同土壤模型、电流入地点位置下的水电站接地阻抗,提出了合理利用接地材料降低巨型接地网接地电阻的措施。由计算结果可知,虽然接地材料对联系紧密的变电站接地网接地电阻基本无影响,但对大型水电站接地网接地电阻影响很大。当电流入地点位于岸上时,钢和铜接地网之间的接地电阻相差可达2倍以上。传统的接地计算公式已经不能满足实际需要,必须依靠数值分析计算来合理设计接地系统。使用铜接地材料可以明显降低水电站的接地电阻,建议在接地网骨干连接线中使用铜材,以达到经济有效地降阻。     

雷击风机时叶片和塔筒对接地装置冲击接地特性的影响

风机接地装置的冲击接地特性评估方法目前仍缺少指导规范。实际雷击中雷电流在经过叶片和塔筒时会在其中形成波过程,对接地装置的冲击接地电阻和地电位升(GPR)产生影响。为此,通过矩量法和Fouier变换的仿真计算,探讨了在不同叶片和塔筒总高度、不同土壤电阻率、不同接地装置尺寸和不同雷电流波形的情况下,在风机遭遇雷电流时叶片和塔筒对接地装置冲击接地特性的影响,并运用波过程理论对影响机理进行了分析。通过计算可以发现,由于在风机遭遇雷电流时叶片和塔筒中雷电流波会发生折反射,所以实际地电位升会出现振荡,从而会对接地装置的冲击接地电阻产生影响。     

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。     

输变电设备接地装置阻抗值影响因素分析*

接地改造工程中采用的降阻措施很多,但部分措施的实际应用效果并不理想.为此搭建了户外实体接地装置试验场并构建了对应的接地网仿真模型,以探讨不同接地材料、敷设深度、接地面积及接地体长度影响条件下的接地装置阻抗情况.通过对不同接地网模型的仿真计算并结合实际测量,确认了接地阻抗值直接取决于接地体的面积,而接地材料、敷设深度和接地体长度对接地装置阻抗值影响较小.     

高土壤电阻率地区输电线路接地电阻研究

简述了冲击接地电阻的基本理论,提出考虑火花效应时接地体等效模型,采用电磁暂态模拟软件PSCAD建立水平接地电极Π型等值电路计算模型,仿真分析了接地电极土壤电阻率及接地电极长度对冲击接地电阻的影响。仿真结果表明,在接地电极长度一定时,冲击接地电阻随土壤电阻率的增大而增大;在土壤电阻率不变时,接地电极冲击接地电阻随接地电极长度的增大而减小,慢慢趋于平稳直到稳定。     

高速铁路综合接地系统的接地阻抗与散流特性

高速铁路综合接地系统(HRIGS)是高速铁路运行安全的重要保证,研究HRIGS接地阻抗和散流特性对于准确理解HRIGS作用机制及测量方法具有重要意义。为此,采用CDEGS数值仿真软件,建立了HRIGS贯通地线计算模型,得到了HRIGS接地阻抗与土壤电阻率、贯通地线的半径、埋深、宽度等的关系。提出了HRIGS作用范围、散流长度和接地阻抗有效测量长度的概念,并计算得到了不同土壤电阻率下这3个参数的定量数值。结果表明,随着土壤电阻率的增大,HRIGS的作用范围、散流长度和接地阻抗有效测量长度也逐渐增大。在综合接地系统作用范围内,离钢轨最远的垂直距离与土壤电阻率近似呈幂函数关系,当土壤电阻率为100?·m时,HRIGS散流长度约为4 km,接地阻抗测量有效长度约为2 km;而土壤电阻率为5 000?·m时,HRIGS散流长度达30 km,接地阻抗有效测量长度约为10 km,HRIGS接地阻抗有效测量长度明显小于散流长度。     

风电机组典型接地装置的降阻措施冲击试验研究

良好的接地装置是风电机组防雷的重要保证,而冲击特性是衡量风电机组接地装置电气性能优劣的重要指标。文中采用冲击大电流试验装置模拟雷电流,对风电机组典型接地装置—环形接地体及其在不同土壤环境下的改型结构进行冲击特性模拟试验。引入了冲击特性变化率的概念来定量描述冲击电流峰值对接地装置冲击接地电阻的影响,其值大小反映影响强弱,符号反映影响趋势,结合冲击特性变化率对试验数据进行对比分析,结果表明:针对上层电阻率高、下层电阻率低的土壤结构,加装深入到下层土壤的垂直接地体可显著降低接地装置的冲击接地电阻,但其冲击特性变化率由-0.36Ω/k A变化到-0.07Ω/kA;在总接地体长度不变的情况下,将环形接地体改型为环形和水平射线的组合接地体可在电流峰值一定范围内降低接地装置的冲击接地电阻,但更为显著的是接地体的冲击特性变化率变化到-0.8Ω/kA。试验结果对风电机组接地装置降阻改型及其研究工作有一定指导意义。     

杆塔不同接地装置接地性能分析

正杆塔工频接地电阻大小对电力线路防雷水平具有重要影响,接地装置可有效降低杆塔接地电阻,提高电力线路防雷水平。为了比较不同接地装置的经济性,使用CDEGS软件建立圆钢和圆钢与接地模块组合而成的接地装置计算模型,并分别计算了在相同土壤电阻率和相同接地尺寸时两组接地装置的接地性能。结果表明,在相同土壤电阻率和对应尺寸时,圆钢与接地模块组合接地体接地效果优于圆钢接地体。在高土壤电阻率地区优先使用圆钢与接地模块组合的接地体。