雷击下500 kV杆塔接地装置的散流有效性

合理布置杆塔接地装置可提高其散流效率和降低其冲击接地电阻,从而有效降低线路雷电反击跳闸率。为此,建立了500 kV典型杆塔接地体的仿真模型,研究了杆塔接地装置冲击泄漏电阻分布规律以及外部射线长度对整体散流分布的影响规律,分析了土壤电阻率与有效散流长度之间的关系,并对比了延长单根射线长度的降阻效果与增加射线数量的降阻效果。结果表明:冲击泄漏电阻可反映杆塔接地装置各个导体段的散流能力;土壤电阻率越低则其射线有效散流长度越短;在射线总长度一定的情况下,当外部射线长度小于有效散流长度时,延长单根射线长度的降阻效果要优于增加射线数量。研究结果可为杆塔接地装置的设计及改造提供理论支持。

避雷线架设方式对自耦变压器供电方式接触网反击耐雷性能的影响

我国接触网没有直击雷防护措施,耐雷水平低,架设避雷线可以有效提高接触网耐雷水平。为此,利用ATP-EMTP软件建立了雷击接触网模型,分析了保护线升高(方案1)和单独架设避雷线(方案2)这2种方案的雷电防护效果,同时研究了2种方案的支柱分流系数、避雷线分流系数以及它们之间的耦合关系,从而确定其改善接触网防雷机理。研究结果表明:方案1的耐雷水平提高约20%,方案2的耐雷水平提高约40%;支柱分流系数可达到约80%,远大于保护线和避雷线分流系数;接触网改造后,方案1支柱分流系数能够降低约2%,方案2支柱分流系数能够降低约4%,从而有效降低了支柱顶端电位;接触网改造后,方案1耦合系数能够提高约10%,而方案2耦合系数能够提高到50%以上,2种方案均降低了绝缘子两端电压,从而提高了耐雷水平。

避雷线绝缘架设对变电站地网分流系数影响的研究

地网分流系数反映了变电站接地系统对短路电流的分流能力,变电站地网分流系数的合理选择是变电站接地安全设计的基础。变电站内发生短路故障时,短路电流主要通过变电站地网和避雷线-杆塔接地系统分流,融冰避雷线绝缘架设后,输电线路杆塔无法参与到短路电流的分配,从而影响变电站地网分流系数,因此有必要针对避雷线绝缘架设后地网分流系数进行研究。本文利用ATP-EMTP建立避雷线绝缘架设前后变电站短路仿真模型,分析了避雷线绝缘架设前后地网接地电阻、杆塔接地电阻、进出线回路数、避雷线型号对地网分流系数的影响,同时提出了降低地网分流系数的方法。研究结果表明,避雷线绝缘架设后地网分流系数增加10%~40%左右,避雷线绝缘架设前后地网分流系数与地网接地电阻、杆塔接地电阻、进出线回路、避雷线型号相关,并且二者的变化趋势并不相同。避雷线绝缘架设后,在变电站出口处6~8基杆塔处设置临时接地点,地网分流系数可以有效降低18%左右。

基质结构对土壤冲击特性的影响

研究基质结构差异对土壤冲击特性的影响,在细化土壤介质冲击理论、完善防雷接地研究方面有着十分重要的意义。因而分析了不同基质结构土壤的导电机理;搭建了土壤冲击实验平台,通过实验方法研究了受不同基质结构影响的土壤冲击特性。实验结果表明:对于基质为非团聚性结构的土壤,在相同含水量条件下,土壤的冲击电阻率、临界击穿场强和击穿时延均随着土壤粒径的增大而增大,且3者均受到土壤孔隙率和粒径均匀度的影响;对于基质为团聚性结构的土壤,土壤的冲击特性不符合以上规律,且在相同含水量时,红黏土的导电性要弱于均匀粒径的砂质土;用细砂替代土壤开展土壤冲击特性研究是片面的。

雷电冲击波形对接地极冲击接地电阻的影响实验研究

研究雷电冲击波形对接地极冲击接地电阻的影响,在完善接地极冲击接地电阻研究、统一防雷接地实验标准方面有着十分重要的意义。为此,开展了一系列实验,研究了冲击电压、冲击电流波形以及极性对接地极冲击接地电阻的影响,提取了冲击电压、冲击电流波形下的实验差异,总结了规律并分析了原理。研究结果表明：控制冲击波幅值不变时,随着波前时间的减少或半波时间的增加,接地极冲击接地电阻都会降低;冲击接地电阻在负极性冲击波形下的实验结果要比在正极性冲击波形下的大,且差额最大为10%;冲击波发生器的可控性较差,不能保证输出波形的绝对稳定,而土壤火花放电现象会使得冲击波形的局部差异在响应波的幅值上反映出来,造成标准冲击电压、冲击电流波形控制下的冲击接地电阻存在差异,即幅值相同时,波峰区域的冲击波增大会造成冲击接地电阻降低。这些研究结果可以为解决冲击接地实验中的波形问题提供参考。

垂直接地极对杆塔冲击接地电阻的影响研究

雷击输电线路杆塔时,杆塔接地装置的冲击电阻过大是造成雷电反击跳闸的主要原因。针对如何利用垂直接地极有效降低杆塔冲击接地电阻这一问题,文中建立典型杆塔接地装置仿真模型,研究了不同长度垂直接地极的影响范围;垂直接地极数量、长度对于杆塔接地装置降阻效果的影响。通过研究发现,不同长度垂直接地极影响范围不同:10 m长垂直接地极的影响范围大约为40 m,而3 m和5 m长垂直接地极的影响范围分别为5 m和20 m;在所添加垂直接地极总长度相同的情况下,所采用单根垂直接地极的长度越长,则降阻效果越好;随着垂直接地极数量的增加,其降阻率都不断趋向饱和。推荐在泄漏电流弱的地方添加尽可能长的垂直接地极,然后再根据其影响范围增加合适的垂直接地极数量。该结论可为杆塔接地体的设计及改造提供参考。

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%.

不同频域范围对水平接地体的雷电冲击响应特性的影响分析

雷电流可分解为不同的频率分量,目前对于雷电流各频域范围与冲击响应电压之间的对应关系还缺乏相应的研究。在CDEGS中建立土壤电阻率500Ω·m下的100 m长水平接地体模型,利用MATLAB计算研究2.6/50μs雷电流中各频域范围对100 m长水平接地体的冲击电压幅值及幅值时间的影响,研究了将雷电流通过傅里叶变换分解为一系列的离散频率,计算接地极在各频率下的响应电压,再通过傅里叶反变换合成得到雷电流冲击响应电压波形的方法。并通过与CDEGS仿真的雷电流冲击响应电压波形对比分析,证明该方法可用于计算雷电流作用下接地极的冲击响应电压。研究发现雷电流不同频域范围对接地体冲击响应电压的影响不同：0～33 333 Hz频域对冲击电压幅值起增幅作用并且增幅程度最大;66 666～360 000 Hz的频域主要影响峰值电压出现的时间;586 667～910 000 Hz频域对冲击电压幅值起削弱作用,对冲击电压幅值时间影响较小;1 080 000 Hz之后频域主要产生毛刺谐波,此外还会削弱冲击电压的幅值。