运用EMTP预测变电所接地网雷电暂态效应

根据雷电流频率下的接地体通用数学模型搭建了EMTP接地体单元模型,并就某500kV变电所实际接地网建立仿真模型,仿真预测该地网的雷电暂态效应;然后优化设计500kV变电所接地网,给出了相应参考数据。仿真试验表明,优化设计垂直接地体和不等间距布置局部接地网,可有效降低接地网中单位长度的雷电流感应电位差,均匀接地网电位分布,便于工程应用。     

运用ATPDraw仿真分析变电所接地网雷电暂态效应

针对变电所受雷击时接地网中地电位分布不均的问题。运用ATPDraw软件仿真分析接地网的雷电暂态效应。首先,根据单根接地体的通用数学模型搭建ATPDraw接地体单元模型。然后对某500kV变电所实际接地网建立仿真模型,仿真计算其雷电暂态效应。根据工程需要,搭建保护小室附近局部接地网的模型,模拟雷电暂态效应对保护小室接地的影响与危害。并提出改进该接地网的建议方案。     

基于分布式时变参数电路的接地网暂态研究

为了准确、快速地分析接地网的冲击暂态特性,在考虑土壤电离特性的基础上,建立了接地网数值分析模型,利用电磁暂态分析软件ATP-EMTP研究了接地网在冲击电流下的暂态特性。讨论了不同雷电流注入点和不同地网结构对接地网的暂态特性影响。研究表明:雷电注入点在地网中心时比注入点在地网边缘更容易散流;水平地网每个节点添加水平接地体与只在地网周边节点添加垂直接地体的情况下注入点电位升相同;对于复杂地网,注入点处的电位升最大,注入点四周电位迅速减小直到为0。     

牵引变电所地返回电流及接地网电位抬升研究

分析了交流电气化铁路中牵引回流在钢轨和地中的分布,推导了流经牵引变电所接地网的地返回电流和接地网电位抬升。在PSCAD/EMTDC环境下搭建牵引供电系统仿真模型,研究了钢轨大地间泄漏电导、大地电阻率和牵引变电所接地网接地电阻对地返回电流及地网电位抬升的影响。研究结果表明,地返回电流和地网电位抬升受钢轨大地泄漏电导和接地网接地电阻影响较大,受大地电阻率影响较小。     

通信基站接地网地电位分布的研究

针对通信基站所受雷击时接地网中地电位分布不均的问题,运用ATP-Draw仿真软件分析了接地网的雷电暂态效应。根据工程需要搭建了保护变压器室接地网的模型,模拟雷电暂态效应对变压器室的影响与危害。并提出了改进地网的方案,以供设计人员参考。     

变电站接地网的暂态分析方法综述

绍了用于变电站接地网暂态分析的4种方法：电路法、电磁场法、场路结合法和传输线模型法,分析了各方法的基本原理、适用的工程条件、需要解决的问题和发展方向。电路法模型简单,可以兼顾土壤放电的非线性特性以及接地导体之间的相互耦合作用,但仅适用于暂态电流频率为几百kHz以下的情况;电磁场分析法基于天线理论,算法精度较高,但计算量较大,在处理地网参数的时变性方面有困难;场路结合法能够对接地网和地上电网统一建模,降低了计算量,在1 MHz的暂态电流频率范围内可以满足工程精度要求;传输线法计算效率较高,在处理干扰传递耦合相关问题方面有很好的前景,但难以确定兼顾时变和频变特性的地网导体参数。     

基于电化学法的接地体腐蚀状况检测方法

为研究接地体腐蚀状况,提出了一种用电化学法检测接地体腐蚀深度的方法。以三电极测量系统为基础,采用控制电流的测量方法,得出被测电极的极化电阻,继而求出腐蚀深度,通过腐蚀深度参量表征接地体腐蚀状态。通过分析腐蚀深度对地网接地电阻影响,发现腐蚀导致接地体产生附加电阻从而影响接地体的有效接地电阻值,进而破坏接地网的接地状态。最后通过搭建实际土壤模型进行腐蚀深度测量实验,并将实验结果与利用称重法所得结果进行对比。对比结果表明该方法可以准确地测量接地体腐蚀深度参数,并能够很好地反映接地体腐蚀状况。     

青藏铁路格拉段变电站立体接地网的分析研究

针对格拉段经过青藏高原高土壤电阻率的多年冻土地区,提出了铁路沿线变电站采用立体接地网降低接地电阻,并从地网面积、地网中垂直接地体及季节变化等的影响分析了立体地网在冻土地区的接地降阻效果。分析表明,参数合适的立体地网比水平接地网降阻效果更好。     

考虑自身电阻率的地网接地性能分析计算

以接地网作为整体建模并考虑接地体自身的电阻率 ,应用有限元法计算了地网接地性能。分析了影响接地网特性的接地电阻、地网的最大局部电位差及地表面最大电位等若干因素。     

某大型海底隧道接地网特性计算

鉴于现有的用于计算发变电站地网的解析公式对特殊形状的大型海底隧道接地网并不适用,采用有限元法对某大型海底隧道接地网建立了计算模型,得到该地网的接地电阻、最大地网电位升、跨步电压、接触电压等参数,并参照相关规程对计算结果进行了综合评价。提出通过把隧道两端变电站地网与隧道地网并联的方法来降低隧道内部地网接地电阻并讨论了采用该方法需注意的相关问题。此研究成果对于大型海底隧道的接地网设计具有一定的指导价值。     

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。     

不等间距布置导体的接地网优化设计

为达到降低接地网的最大接触电压之目的,研究了接地体数量在一定条件下的接地网最优布置方式。通过分析接地网导体最优分布时相邻导体间距占整个接地网边长的百分比,提出了按照高斯函数分布方式布置接地网导体的方法,即从接地网的边角网孔到中心网孔,相邻接地体间距占边长的百分数按照高斯函数分布。与按照指数方式分布的导体不等间距接地网相比,最大接触电压可降低约10%。采用该研究提出的方法,可以在使用较少数量接地体的条件下设计出满足接触电压要求的接地网。按照高斯函数布置接地网的方法是在土壤均匀分布的条件下得到,接地网在多层土壤中的最优布置方式可以按照类似该研究的分析方法得到。     

基于遗传算法的变电站接地网优化

提出了基于电磁场和电路相结合的节点电压法,研究了接地网参数的数值计算,通过求取接地网分支导体上的轴向电流和端点电压获取地表任意一点的电位。并在此基础上结合遗传算法对接地网的优化设计进行了研究,通过计算接地网横向和纵向压缩比从而均匀接地网导体散流,使接地网最大接触电势不高于IEEE规程规定值。通过一个实际变电站接地网计算实例表明:优化设计后的接地网确实均匀了地表电位,降低了最大接触电势,采取中心点引流方式效果更佳。     

改进复合材料杆塔多波阻抗模型及其仿真计算

针对目前复合材料杆塔耐雷性能仿真分析中多采用传统多波阻抗模型,雷击过电压仿真计算结果偏大的情况,考虑导线对地电容影响,提出了改进的多波阻抗模型,根据110 kV复合材料杆塔结构与接地方式,计算各部分波阻抗;建立复合杆塔三维模型,利用有限元法计算导线对地等效电容;利用改进多波阻抗模型计算分析不同塔型、不同接地引下线方式的复合材料杆塔耐雷特性,并与传统模型计算结果进行对比。结果表明,考虑电容时杆塔上的过电压下降了38%,更接近实际值;采用沿线路方向内侧竖直悬垂接地引下的方式可使复合材料杆塔的耐雷水平最大化。     

伞状导体消雷器与避雷针的模拟试验研究

模拟试验表明：目前大量使用的接闪器为一根针的避雷针，其引雷效果并非最佳。当接闪器的针数达到一定值时，其引雷效果明显改善。当伞状导体消雷器针数处于某一值时，其电晕电流最大，当然其消雷效果也应最好。这样就把有良好接地性能的伞状导体消雷器与避雷针统一了起来，同时达到了最佳消雷器和最佳避雷针的性能。     

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。     

基于改进果蝇算法优化BP神经网络的接地网腐蚀速率预测模型

为进一步提高接地网腐蚀速率的预测精度,解决传统模型易陷入局部最优且随机初始化模型参数影响预测准确性和稳定性的问题。文中首先将混沌映射、动态搜索半径策略和优化气味浓度判定公式引入果蝇优化算法(Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA)得到改进后的果蝇优化算法(Update Fruit Fly Optimization Algorithm,UFOA);然后利用UFOA优化BP神经网络的初始权值和阈值,建立基于UFOA优化的BP神经网络接地网腐蚀速率预测模型(UFOA-BP);最后以重庆24座变电站的接地网数据进行实验验证。结果表明相对FOA优化的BP神经网络模型、BP神经网络模型、人工蜂群算法优化的支持向量机模型和广义回归神经网络模型,文中提出的UFOA-BP模型在预测精度和模型稳定性方面均优于其他四种模型,验证了该模型的有效性和可行性,为运维人员提前发现接地网安全隐患,并安排检修,进而保障电网安全稳定运行提供帮助。     

Lightning Impulse Performances of Grounding Grids for Substations Considering Soil Ionization

When lightning strikes a substation or a transmission tower near the substation, high current generated by the stroke would flow into the grounding grid of the substation and dissipate in the soil. The transient characteristic of the grounding grid is very important to the safe and reliable operation of the power system. A circuit model with a lumped time-variable parameter is proposed to calculate the transient characteristics of a grounding grid under lightning current. The ionization phenomena around the ground conductors in the soil are simulated by means of time-variable parameters under appropriate conditions. The influences of different parameters on the transient characteristics of the grounding grid subjected to lightning impulse current are analyzed and the effective usage area of the grounding grid under lightning is discussed.     

高压架空避雷线对接地网接地阻抗测量结果的影响研究

与接地网相连的高压架空避雷线对接地网接地阻抗的测量结果有较大影响，且解开避雷线后的接地阻抗测量结果均比解开前的大。章介绍了直线0．618法和四极法2种测量方法及其接线原理，并具体介绍了百丈涤水力发电厂一、二级站之间110kVT型接线的架空避雷线对一、二级站接地网接地阻抗测量的影响情况。     

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.