单根水平接地体冲击特性仿真研究

冲击接地电阻与输电线路杆塔耐雷水平紧密相关,正确模拟杆塔接地体在雷电流下的冲击特性对线路防雷设计具有重要意义。在对冲击机理的理解基础上结合电磁暂态分析软件ATPDraw及理论公式得出了冲击特性的建模思路;利用其控制功能可以很好地模拟雷电流流过接地体时的电感效应和火花效应,完善了冲击条件下接地体仿真模型。为了验证该模型及计算方法的正确性,建立了实际单根水平接地体模型,研究了其电感效应随长度的变化和火花效应随电流幅值的变化规律,并将结论与模拟试验结果进行了对比。     

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。     

石墨基柔性接地装置在输电线路中的适用性研究

石墨基柔性接地材料因具有化学性质稳定、耐腐蚀性优异、与土壤相容性较好等优点被应用在输电线路杆塔接地体中,但是其在应用时的适应性必须依据输电线路的输送能量、杆塔位置和运行环境确定.本文通过建立不同输电线路杆塔接地装置的有限元仿真模型,计算相应的接地电阻;根据接地电阻值,采用ATP-EMTP软件,计算接地短路及雷电冲击大电流下流过接地装置的电流和温升,从接地电阻和工频短路电流,以及雷电冲击大电流下的温升两个方面,研究石墨基柔性接地装置在输电线路中的适用性.研究结果表明,规程要求的工频接地电阻满足输电线路杆塔接地电阻的要求,但是特高压输电线路发生单相接地短路故障时,保护拒动会使接地装置的温升超过限值.     

输电线路杆塔冲击接地阻抗测量

对冲击电流下输电线路杆塔的接地阻抗特性进行了论述,并选取其中3种影响冲击接地阻抗感性分量的因素做了图表分析,最后利用基于冲击接地法的频谱法分别进行实验室模拟试验和巴中江城输电线路部分杆塔接地体的现场试验,取得了理想的测量效果。实践表明该方法对今后接地阻抗的测量工作有指导性意义。     

本期问题5则

1．输电线路杆塔水平敷设的接地体的长度为什么不宜过长？ 用管状或金属带做成的接地体在工频情况下其电感值很小，但通过雷电流时，由于雷电流随时间的变化很快，接地体的感抗4／t就会增大，使冲击电流在全部长度上的电流扩散密度不一，接地装置的利用程度大为降低。接地体的长度越长，感抗效应就越显著，冲击接地电阻值就增加得越多。为了在冲击电流作用下有较好的效果，单根水平敷设接地体的长度不宜过长。     

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。     

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。     

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。     

输电线路架空地线接地方式对线路零序参数的影响

输电线路零序阻抗的突降会直接影响线路接地距离保护和零序方向保护的工作可靠性。计算了输电线路架空地线在逐基杆塔接地(简称逐基接地)、单点接地、2处接地、3处接地等多种不同接地方式下的零序参数,讨论大地电特性(土壤电阻率)和架空地线电特性(架空地线型号)对输电线路零序参数的影响。结合地线绝缘子工频放电特性,计算了输电线路单相接地故障时沿线地线绝缘子工频放电动作情况。根据线路地线绝缘子动作情况,计算单相接地故障对输电线路零序参数的影响。研究表明,架空地线不同接地方式下线路零序参数存在差异,采取非逐基接地方式时,线路两侧变电站、沿线不同地点发生单相接地故障及不同短路电流下沿线地线绝缘子动作情况不同,线路零序参数可能不同。同时给出了架空地线单点接地和逐基接地时线路零序参数的现场测量方法。     

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。     

35kV输电线路避雷器的雷电放电电流和吸收能量

在建立输电线路防雷计算模型的基础上,用电磁暂态计算程序对有、无避雷线的35 kV输电线路避雷器的雷电放电电流和吸收的雷电放电能量进行了计算。具体计算了不同幅值的雷电流作用下,不同冲击接地电阻时,线路上避雷器的放电电流和吸收的比能量,讨论了雷电流、接地电阻对放电电流和比能量的影响,并对分别装在有、无避雷线的输电线路上的避雷器的放电电流和比能量进行了纵向比较分析。     

Backflashover simulation of HV transmission lines with enhanced counterpoise groundings

This paper deals with the backflashover phenomenon in HV overhead transmission lines (TLs) with towers grounded by means of long counterpoises, typically used in high resistivity soils. Although long counterpoises are effective in reducing the grounding impedance at power frequency, their impulse response may affect negatively the TL backflashover rate. The study is focused on the enhancement of TL lightning performance obtainable by adding a small number of vertical grounding rods to horizontal counterpoises. An extensive ATP-EMTP parametric analysis, based on a detailed 161 kV TL model including the leader progression model (LPM) of line insulations and the non-linear transient behaviour of grounding systems, has been carried out taking into account several different values of soil resistivity as well as varying numbers, locations and lengths of additional vertical rods. Critical lightning current ranges causing backflashover have been then predicted for several lightning waveforms, of different severity. The paper shows that the addition of a few vertical grounding rods significantly improves TL lightning performance by increasing critical lightning current values, even if their influence is negligible at power frequency. The authors have ascertained an increment of average critical backflashover current up to ∼55% for some typical TL grounding system configurations and lightning waveshapes.     

500kV同塔双回输电线路反击耐雷性能分析

与单回500 kV输电线路相比,同塔双回500 kV输电线路杆塔高度增加,引雷面积增大,将直接影响到线路的耐雷水平。文章依据先导发展闪络判据,模拟电弧的非线性特性,建立了绝缘闪络模型。利用电磁暂态仿真软件（ATP-EMTP）,搭建了500 kV同塔双回输电线路反击耐雷性能仿真电路,分析了杆塔高度、冲击接地电阻和工频电压等因素对线路反击耐雷性能的影响。结果表明：杆塔高度增加后,线路反击耐雷水平显著降低;杆塔冲击接地电阻的增大,将导致线路跳闸率上升,在电阻较高的情况下尤为明显;同时工频电压对500 kV同塔双回输电线路耐雷性能影响尤为明显,因此,在500 kV同塔双回输电线路的设计中应充分考虑工频电压对线路耐雷性能的影响。     

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。     

输电线路多脉冲雷电响应探讨

架空输电线路在电力系统中作为用户与发电厂的连接枢纽,线路可靠防雷与安全运行尤为重要。分析由输电线路上测得的雷电数据,证实了多脉冲雷电的存在,统计并分析雷电波前时间、波尾时间、极性及幅值参数。电磁暂态仿真软件ATP-EMTP对多脉冲雷电、架空输电线路、杆塔、绝缘子串、避雷器建立仿真模型。仿真分别计算在线路是否安装避雷器时,在单脉冲和多脉冲下发生直击和反击时的响应情况。比较两种不同脉冲雷电下线路过电压的差别。仿真分析表明:避雷器能有效的限制雷电过电压的幅值,并且在多脉冲雷电冲击时,输电线路会出现更高的雷电过电压,且持续时间更长的现象,使其防雷形势更加严峻。     

750 kV输变电示范工程单相人工接地故障试验现场实测和计算分析

应用电磁暂态计算程序(electromagnetictransientprogram,EMTP)对安装金属氧化物避雷器的35kV配电线路的耐雷水平进行了分析计算。具体比较了雷击有、无避雷线的线路,采取不同避雷器安装方案时的耐雷水平;分析了杆塔冲击接地电阻、绕击导线位置对耐雷水平的影响。仿真计算结果表明,安装线路避雷器﹑减小杆塔的接地电阻可有效提高35kV配电线路的耐雷水平。对于35kV有避雷线配电线路,加装线路避雷器后可显著降低其发生绕击闪络的概率。     

大港油田110/35kV同杆四回线路的防雷保护设计

为了加强油田线路的防雷保护,采用电磁暂态计算程序（ATP-EMTP）对大港油田输配电线路进行仿真分析计算,建立110/35 kV同杆四回输电线路模型,对实际运行的接地网进行冲击接地电阻计算,进而分析避雷器不同配置方式对耐雷水平的影响;分析感应过电压的发展过程,采用Heidler雷电流模型、Agrawal场线耦合模型对配电线路感应过电压进行数值计算,对其特性进行分析,针对实际运行情况给出了合理的避雷器推荐安装密度.     

750kV单回和同杆双回输电线路反击耐雷性能

利用ATP-EMTP仿真程序对单回和同塔双回750 kV输电线路典型杆塔的反击耐雷性能及其影响因素进行了仿真计算研究。研究中杆塔采用了多波阻抗模型,考虑了雷电波在杆塔中的传播速度、杆塔呼称高度及杆塔接地电阻等因素的影响,采用统计法确定750 kV超高压线路的反击耐雷性能。研究结果表明:杆塔中的传播速度影响不可忽略;随着杆塔高度的降低,冲击接地电阻的减小,线路反击性能增强;导线排列方式和档距的变化,对线路反击性能影响很小;对于ZB329和ZGU315型杆塔,仅其单回反击跳闸率都会高于预期雷击跳闸率,因此在建设750 kV输电线路时,需要认真计算研究输电线路的反击耐雷性能。     

线路杆塔的放射形接地体防雷特性优化与设计

减小雷击对输电设施造成的损害,降低接地体的冲击接地电阻是现今接地设计的重中之重,其中选择不同的接地体分布形状对杆塔的防雷特性有巨大影响.该文利用CDEGS对于两种放射形接地体进行仿真,对比研究两者的冲击特性,发现低土壤电阻率区域更宜使用标准放射形接地体;高土壤电阻率区域更宜装设人字形接地体.对于两种放射形接地体,进一步...