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。

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。

辐射状接地体冲击接地阻抗特性的实验

为了研究辐射状接地体的冲击接地特性,用实验的方法得到了2种辐射状接地体的冲击接地阻抗TGR(transient grounding resistance)。实验所用接地体,其一,由8根长2m的钢筋组成米字形接地体;其二,由4根长4m的钢筋组成十字形接地体,材料均为10钢筋,埋深0.6m。实验时高压脉冲发射器经接地体入地点放电,由脉冲电流传感器和脉冲电压传感器测得的信号经光纤传输系统传送至多路数字示波器,根据同步记录、存储的波形,计算得出了冲击接地阻抗波形。实验结果表明,在实验冲击电流下,米字形接地体的冲击接地阻抗呈现明显的容性特征,而十字形接地体的冲击接地阻抗容性特征不明显;冲击接地阻抗时域波形的稳定值与工频接地电阻的理论值非常接近。

不同接地体冲击接地阻抗的时域分析

用时域有限差分(FDTD)法对接地体冲击接地阻抗进行了时域分析。计算了脉冲泄流时不同接地体的冲击接地阻抗(TGR),并分析了接地体自身形状及电磁参数对TGR的影响。通过分析得到如下结论:在接地体上下表面埋深相同,表面积相同,但接地体形状不同时,TGR基本相同;体积相同,表面积越大,TGR越小,但用刻槽方法使表面积增大不能减小TGR;非金属接地体电导率足够大时具有与导体一样的泄流效果;接地体磁导率变化对TGR影响很小。

脉冲泄流时土壤条件对冲击接地阻抗的影响

为了探寻电流脉冲泄流时,设备的接地是否有效可靠,用FDTD法分析了脉冲泄流时均一土壤、分层土壤及局部改善土壤的电导率对冲击接地阻抗(TGR)的影响。结果表明:大地电导率对冲击接地阻抗的影响很大;对均一土壤,TGR随大地电导率的增大而减小,大地电导率越大,TGR对接地体的埋深越不敏感。对分层土壤,接地体要埋在大地电导率大的土壤层中,且不要靠近交界面;局部改善大地导电性能对降低TGR效果明显,TGR对改善区域的体积非常敏感,而当电导率大于一定值时,大地电导率的再增加,对TGR的影响不明显。

车载接地装置的冲击接地阻抗研究

为解决车载装置在不同路面的接地问题,我们研制了可迅速安装和撤收的便携式接地装置,并选取一种组合在不同岩土介质地面上进行了实验,测得各自的冲击接地阻抗。然后,采用时域有限差分法对实验装置进行了数值分析,得出了该接地装置冲击接地阻抗的时域特性。与实验结果进行对比的结果表明,两者具有较好的一致性。

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。

认识冲击接地阻抗 做好防雷接地工程

介绍了冲击接地电阻的概念,并对其在防雷接地中的作用进行了深入系统的分析,指出虽接地电阻小,但屡遭雷击之根源是接地体不合理所致。

大电流冲击接地阻抗测试仪的研制

研制一种大电流冲击接地阻抗测试仪,其输出的脉冲电流幅值可达1k A,能真实模拟雷击电流。脉冲电流注入被测体,通过采集激励电流及响应电压进行频谱分析,采用频域计算法,得到冲击阻抗值及其电阻和感性分量。测试仪集成了软件及硬件,实现智能测量、数据分析、计算、显示及远程传输等功能。通过装置的模拟测试结果和一组现场试验结果的比较,验证了装置的可靠性。

一种用于计算雷击接地网时最小冲击接地阻抗值的方法

为了研究接地网在雷击时冲击接地阻抗的特性,提出了一种型等值电路,在考虑火花效应的条件下,运用ATP-EMTP仿真软件对接地网进行分析计算。将土壤电阻率以内分为四个区间,每个区间对应一个地网有效面积值。并运用多项式回归分析软件得出相应区间的冲击接地阻抗拟合公式,能方便计算不同条件下冲击接地阻抗的最小值。为防雷接地工程计算提供参考依据。

基于杆塔耐雷水平的冲击接地阻抗控制值计算研究

输电线路杆塔冲击接地阻抗作为影响输电线路耐雷水平的重要因素,在杆塔的接地设计以及状态评估方面应该重点考虑,因此需要提出杆塔冲击接地阻抗控制值。通过建立110 kV、220 kV、500 kV的输电线路模型,计算了不同冲击接地阻抗情况下输电线路的耐雷水平,并基于我国对各电压等级输电线路雷击跳闸率的要求,计算得到各电压等级输电线路杆塔冲击接地阻抗控制值,可为输电线路杆塔的运行维护和状态评估提供参考。同时计算了典型方框带射线杆塔接地体在不同土壤电阻率下满足冲击接地阻抗控制值的最小射线长度,避免了仅凭经验估算造成的施工材料浪费,为实际工程建设提供了参考数据。

基于便携式仪器的1000kV输电杆塔接地装置冲击阻抗测试研究

为大规模开展特高压1 000 kV输电杆塔接地装置的冲击阻抗特性测试,采用便携小型化仪器输出小幅值8/20、10/350μs雷电流作为入射波并采集接地装置的暂态响应电压,从而获取接地装置在模拟直击雷、感应雷工况下的冲击阻抗特性。基于标准电阻对仪器进行了试验测试,验证了该装置测试结果的准确性。对上海电网1 000 kV安塘线典型输电杆塔存在地线分流和无地线分流的条件下,对接地装置进行了冲击阻抗特性测试。结果分析表明,便携小型化仪器能够稳定输出8/20、10/350μs雷电流,测试结果以图形化输出,分析结论可以反应雷电流通过输电杆塔接地装置泄放时造成的冲击暂态地电位升,即较工频接地阻抗高许多倍的瞬时冲击阻抗特性。总之,该测试方法适合用于输电杆塔接地装置冲击阻抗的现场测试,为1 000 kV输电杆塔防雷性能评估提供依据。

基于增强火花效应的集中接地装置冲击降阻试验研究

降低接地装置冲击接地阻抗是提高输电线路的防雷水平的有效措施,而降低冲击接地阻抗的关键是提高集中接地装置的冲击散流效率。文中在接地装置冲击特性理论与仿真的研究基础上,从增强火花效应以提高散流效率的角度,在典型集中接地装置上添加适当的出线端头,并对其冲击降阻效果进行模拟试验研究。试验结果表明,通过在集中接地装置的合适位置增加出线端头,增强了局部火花效应,可以起到了降低冲击阻抗的作用;同时冲击降阻效果受出线端头长度与布置的影响,相比于水平方向,当出线端头为垂直地面方向时,其降阻效果更为明显。

多频率组合测量冲击接地电阻方法

为准确测量输电线路杆塔接地装置的冲击接地电阻,基于傅里叶变换原理,提出一种多频率组合测量冲击接地电阻方法.首先,将标准雷电冲击波进行周期延拓,利用傅里叶变换将其展开为三角函数级数,给出了测量所需的基波与各次谐波频率;建立了测量源与傅里叶级数项之间的幅频和相频对应关系,通过比例缩放与移相,将不同频率测量结果转化为对应傅里叶级数项的响应函数;利用傅里叶反变换合成冲击响应波形,计算得到冲击接地电阻.然后,分析了测量所用频率个数对测得的冲击接地电阻的影响,发现频率点数量从50个增大到120个时,测量与仿真的偏差21%下降到9%以下.最后,利用实验验证了该方法与直接采用冲击电源测量结果的一致性,实验结果表明,在相同的测量接线方式下,所提方法与冲击装置测得的结果差小于10%.

简单接地体冲击接地参数计算方法分析

随着电力体制改革的不断深化,全国联网步伐的加快和社会进步带来用户对电力供应依赖性的增强,电力系统事故对社会造成的影响越来越大,因此电力系统的安全稳定运行尤为重要.电力系统发生故障时,接地网将故障电流迅速排泄入地,控制接地网的最大电位升高,保证人身和设备的安全.雷电流的高幅值、高频率在电力系统接地设计中的影响不容忽视.

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。

云广特高压直流输电线路反击耐雷性能

云广特高压直流输电线路将途经雷电活动强烈的区域,研究其反击耐雷性能对线路防雷设计有重要的意义,为此用ATP-EMTP软件建立了特高压直流输电线路反击耐雷性能数字仿真模型,它包括输电线路杆塔的多波阻抗模型、绝缘子的先导发展闪络模型和杆塔接地阻抗非线性模型。利用所建立的反击模型计算了云广特高压直流输电线路的反击耐雷性能。结果表明,特高压直流输电线路的反击耐雷水平较高,线路发生反击闪络的事故概率较低;随着杆塔高度的降低,接地阻抗的减小,线路绝缘水平的增强,云广±800kV特高压输电线路反击耐雷性能增强。

考虑火花效应的杆塔接地体冲击特性仿真研究

为研究雷击杆塔时接地体的冲击特性,以便优化设计接地体结构,针对雷电冲击时产生的火花效应,运用电磁暂态分析软件ATP-EMTP,搭建了接地体射线的时变非线性冲击阻抗模型.在验证模型的基础上,研究了接地体冲击接地阻抗受雷电流波前时间、土壤临界击穿场强及射线长度的影响.仿真结果表明:波前时间与冲击接地阻抗呈反比关系,波前时间越长,冲击接地阻抗越小;冲击接地阻抗正比于土壤临界击穿场强;对于高土壤电阻率的地区,雷电流幅值在10~110 kA之间,接地体射线的有效长度为40m,无限加长射线长度不利于减小冲击接地阻抗.所得结论对于接地网优化改造、接地体射线长度选取具有指导意义.

考虑火花放电效应的典型接地材料冲击特性研究

雷击是造成输电线路发生跳闸和停运事故的主要原因。"防雷在于接地",对输电线路的接地网的冲击接地特性进行研究改进对于防止雷击事故有着不可或缺作用。本文在不考虑火花放电效应和考虑火花放电效应两方面对钢、铜、石墨复合接地材料的接地网冲击接地阻抗进行对比分析。同时,采用ATP-EMTP建立了考虑火花效应时的接地散流模型,研究了土壤电阻率、接地网面积及冲击电流幅值对接地网冲击接地特性的影响。研究结果表明:考虑火花放电效应时,接地材料的冲击接地阻抗相比不考虑火花放电有所降低。不同接地材料冲击接地阻抗同时受火花放电效应与电感效应的影响,二者的强弱关系与冲击电流的幅值有明显关系。相对于传统金属接地材料,石墨复合接地材料冲击接低阻抗小。

接地模块在冲击电流下的降阻特性及其优化布置试验研究

为掌握接地模块在雷电冲击电流下对接地体的降阻效果,指导防雷接地的优化设计和改造,在不同土壤环境和冲击电流幅值下,对接地模块的非金属包围层,及接地模块安装数量和位置对水平接地体冲击特性的影响进行了对比试验研究。结果表明,接地模块的降阻效果在小幅值冲击电流下更显著,在火花放电效应极其强烈的高土壤电阻率和大幅值电流下,接地模块与其极芯导体的冲击特性曲线几乎一致,围绕在极芯周围的非金属包围层降阻材料作用被淹没。在同样条件下,圆形接地模块的降阻效果优于方形和梅花形。水平射线上的接地模块,宜优先布置在首端注流点,其次为靠近射线末端,布置数量更多时,宜均匀分布在射线上。为提高技术经济性,接地模块的布置间距不宜过小;当达到饱和数量时继续并联加密接地模块对降阻作用不明显,可以通过串联加长模块的方式进一步减小冲击接地阻抗。