非圆截面接地体的等效半径研究

现有接地计算均将接地体视为圆柱导体,而工程中大量使用扁钢、角钢等非圆截面材料。总结了各种接地体半径等效方法,利用有限元计算软件,建立了扁形、角形、圆形等典型横截面接地体的计算模型,基于接地体对地电阻相等原则确定其等效半径。进一步分析等效半径下接地体的纵向内自阻抗,确定接地体相应的等效电阻率和相对磁导率。最后,研究各种等效方法对接地网工频接地阻抗计算结果的影响。研究发现,各种工程近似等效方法中,利用截面周长相等法获得的扁钢接地体等效半径进行接地网的计算能够保证足够的准确性。     

伸长接地体冲击接地电阻计算

为较准确解决伸长接地体冲击接地电阻的计算问题 ,采用非线性差分电路模型 ,导出了一种考虑土壤火花放电特性的伸长接地体冲击接地电阻的计算方法。利用该法求得了伸长接地体冲击接地电阻与雷电流幅值及接地体长度的一组关系 ,计算结果与国家电力行业标准及现场试验结果接近 ,可供工程实际参考     

基于有限元法的水平接地体冲击接地电阻计算与分析

杆塔冲击接地电阻是输电线路防雷接地的重要技术参数-传统冲击接地电阻计算时,通常将接地体各段的电感视为常数,忽略了各段之间的互感,造成冲击接地电阻计算精度较差:基于此,采用有限元法计算并分析了考虑互感的输电线路杆塔水平伸长接地体冲击接地电阻。采用ANSYS对不同长度接地体上的电感进行计算,得出其走势,并分析变化规律;进行了分布参数电路模型的仿真计算,与传统公式的冲击电压波形及接地电阻计算进行对比。结果表明:水平伸长接地体上的电感大致呈现两端小,中间大的规律,数值最高相差2.4倍;在低土壤电阻率环境下,考虑了自感和互感的模型所得的数据更加符合实际结果,因此在多种接地装置的冲击接地电阻分析中可以取代传统经验公式计算。     

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。     

基于ATP-EMTP 的杆塔接地体冲击接地电阻计算模型

准确地确定杆塔接地体的冲击接地电阻是提高输电线路耐雷水平的前提,目前的研究大多忽略了土壤火花放电的非线性影响。分析了考虑火花放电效应时的接地体等效模型的思路和构想,在此基础上提出了2 种基于ATP-EMTP的仿真计算模型,这2 种仿真模型都能很好地模拟雷电流流过接地体时的电感效应和火花放电效应,完善了冲击条件下的接地体模型。对比结果表明,采用此仿真模型的计算结果与现场实测结果较为吻合。     

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。     

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。     

石墨基柔性接地体与金属接地体冲击接地性能对比

石墨基柔性接地体在解决金属类接地体腐蚀方面提供了一种新的手段,但其冲击接地特性需要进一步论证。本文利用有限元法对二维涡流场求解,对比分析了石墨基柔性接地体与圆钢接地体在高频电流作用下的自感与等效电阻。计算结果表明,由于圆钢磁导率高,随着频率增加,圆钢等效电阻显著增大,并在频率达到35 kHz时超过同等半径下的石墨基柔性接地体。频率5 kHz时圆钢内自感迅速下降至10~(-6) H/m量级,然后逐渐平缓下降至10~(-7) H/m,与石墨基柔性接地体、铜接近。采用正交试验设计方法确定土壤电阻率、接地体长度、雷电流幅值仿真参数组合,仿真结果表明,石墨基柔性接地体冲击接地电阻小于圆钢,并通过冲击接地对比试验,验证了仿真结果的准确性。     

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。     

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。     

杆塔冲击接地电阻的计算

通过数学模型,建立目标函数,利用最优化方程—变度量法,较精确地求出了双指数函数中的参数。借助于傅氏级数,把双指数函数转化为很多正弦函数和的形式。当高幅值的雷电流经接地装置注入接地网,接地网周围的土壤会发生火花放电。将土壤火花放电等效为接地分支等效半径的增大。当等效半径很大时,对分支埋深的影响作了论述。借助于场路结合的思想,采用节点电压法求得接地网在冲击电流下的参数。整个计算是逐步逼近的过程。计算的具体实例对工程应用有一定的参考。     

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。     

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.     

杆塔冲击接地电阻的探讨

以电路理论为基础,采用传统的接点电压法分析杆塔接地网的冲击接地电阻;通过建立目标函数,利用最优化方法———变度量法,较精确求出了雷电流双指数函数中的参数;借助于付氏级数,把双指数函数转化为频率点,这样对于雷电流的处理就类似工频电流的处理。结果表明,冲击接地电阻随接地网导体半径的增大而减小,两点注入比一点注入时冲击接地电阻要小,对工程设计提供了一定的参考。     

垂直接地体的冲击电阻与冲击系数

给出一种计算垂直接地体冲击电阻与冲击系数的有效算法 ,这种算法能够较为合理地考虑土壤的放电效应对冲击电阻与冲击系数的影响。在围绕接地体周围的放电区域 ,一种非线性特性被建议用于表示土壤中电流密度与电场之间的关系 ,通过对放电区域内外电场的积分 ,接地体上的电位能够被计算出来 ,从而求得冲击电阻 ,相应地 ,冲击系数也能按冲击电阻加以定义。为了校验本算法的有效性 ,文中还将计算结果与实测结果进行了比较     

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。     

±800 kV换流变压器检修试验厂房的接地系统设计

针对南方电网普洱换流站换流变压器检修试验厂房接地系统的要求,提出了试验厂房的接地网设计方案,并对工频接地电阻、跨步电势、接触电势、热稳定性等技术指标进行核算。评估了换流站短路故障电流和厂房冲击试验电流入地对设备和人员的安全性影响以及冲击试验对局放测量的影响。