基于CDEGS的脉冲功率装置接地优化设计

为降低脉冲功率装置接地点地电位升(grounding potential rise,GPR),使用PSpice进行了Marx型脉冲功率装置初步电路模拟,使用CDEGS进行了接地网频域仿真,结合施工难度及效费比,对接地网进行优化。研究了水平地网密度、地网形状、垂直接地极长度、引下线参数对GPR的影响。结果表明,水平地网密度对工频接地电阻影响较小,对高频散流性能影响较大;实验室地面混凝土钢筋可有效降低地面跨步电压;电流注入点采用放射线接地方法可有效提高地网高频散流性能;高频情况下,近距离铺设的垂直接地极屏蔽效应明显;引下线电感是影响接地点GPR的最大因素。优化后地网参数包括埋深为0.4 m,引下线截面半径为0.25 m,16条放射线,垂直接地极长度为7 m,地网间距为1 m。当激励电流为11 MHz,2.6 kA时,注入点GPR较未优化时降低66.3%,降阻效果明显。

高土壤电阻率地区大型水电站接地系统设计

一般大型水电站所建山区土壤电阻率很高,而且系统入地短路电流大,其接地系统设计较常规发变电站困难得多。针对此问题,结合锦屏二级水电站的实际情况,对高压母线发生接地故障时实际作用在站内二次设备上的过电压大小进行了理论分析和仿真计算。结果表明,作用在设备绝缘的过电压大小取决于接地网的网内电位差而非总地电位升,锦屏二级水电站在对外采取地电位隔离措施的前提下,其接地系统的设计可按开关站与厂房之间的接地网网内电位差≤1.4kV来进行控制。最后提出了大型水电站接地系统安全设计的准则,可为其他类似的工程设计和研究提供一定的参考。

三峡电站允许地电位升高试验研究(Ⅰ)——控制电缆的工频耐压特性研究

由于三峡电站地处高电阻率地带,且入地故障电流很大。初步计算[2]表明,其接地装置的设计很难满足标准中规定的地电位升高不大于2000V[1]。为了确定提高地网允许电位升高值是否可行,作者对影响该值的因素之一控制电缆的工频耐压特性进行了试验研究,得出了一些有用的结论。

接地网内电势差的计算模型

电力系统不对称短路的故障电流会产生散流网内电势差和导通网内电势差,是影响接地安全的重要因素之一。为此,使用不等电位的节点电压分析法,研究了网内电势差的计算模型和求解方法,分析了不同情况下接地网内电势差的变化规律。研究表明:土壤电阻率越低则网内电势差越小,地网面积越大则网内电势差越大;网内电势差与土壤电阻率/接地电阻呈现饱和趋势,且地网面积越大则饱和趋势越明显;一般情况下,当土壤电阻率>100?·m或者接地电阻>0.3?时,可以近似认为网内电势差已进入饱和区。建议在变电站接地设计的初始阶段估算电缆承受的网内电势差时,可以按最大网内电势差的50%考虑,在网内电势差>1.4 kV时就适当采取降低导体导通阻抗的措施以控制网内电势差。

1次人工触发闪电引起的临近地网电位升高及其特征分析

为了研究近距离闪电发生时临近地网地电位升高的电压特征,对1次触发闪电过程中2个相距40 m的地网地电位升高电压的观测数据进行了分析。研究结果表明:(1)3次回击对应的地电位升高电压峰值范围为-9.0kV^-15.4 kV,均在亚μs时间内快速下降形成次峰,下降幅度分别为51.1%、51.9%和53.9%,之后缓慢下降;(2)11次M分量引起的地电位升高电压峰值范围为-0.3 kV^-3.0 kV,平均为-1.0 kV;10%~90%上升时间范围为14.0μs^776.6μs,平均为190.7μs,与对应触发闪电电流特征基本一致;半峰宽度范围为49.6μs^1 005.4μs,平均为317.9μs,是对应雷电流参数平均值的1.5倍;(3)回击过程地电位升高电压峰值与雷电流峰值及雷电流陡度的相关系数分别为0.96和0.98,回击阶段的地电位升高是由雷电流在土壤中的泄放和感应耦合共同作用的结果;M分量过程地电位升电压峰值与雷电流峰值及雷电流陡度的拟合系数分别为0.99和0.73,M分量引起地网地电位升高主要是由雷电流在土壤中的泄放引起的,感应耦合的作用是第2位的。长连续电流叠加M分量会使临近地网的地电位升高电压长时间维持在较高水平,这是临近地网地电位反击导致浪涌保护器(SPD)损坏的重要原因。

串联电感限制变电站二次系统电缆中地电位升干扰的研究

变电站的工频磁场感应、接地故障地电位升高(ground potential rise,GPR)和雷电GPR能够在二次系统的电缆中产生显著的寄生电流,同时在电缆两端的端口产生信号干扰,导致二次系统故障和损坏。提出一种限制变电站二次系统电缆中寄生电流和端口信号干扰的方法,将电缆的部分长度缠绕在磁环上,形成电感,将具有此电感的电缆连接于二次设备之间,电感可减小通过电缆的寄生电流和电缆端口的干扰电压,但对电缆传输信号的性能没有影响。建立模拟变电站接地故障的试验电路,以验证该方法的有效性。

铁路信号机械室地网雷电暂态试验方法研究

雷击通信铁塔会导致铁塔地网电位瞬时剧烈升高,对邻近的信号机械室地网形成“地电位反击”。由“地反击”导致的信号机械室故障往往影响面积较大,恢复时间较长,已成为铁路信号领域面临的一大难题。为探究通信铁塔地网雷电地电位对机械室地网的耦合途径,设计一种信号机械室地网雷电暂态试验方法并在现场进行应用。

变电站地电位升对低压避雷器的反击仿真研究

变电站地电位升(GPR)是接地系统设计中重要的安全性指标,其限值的确定受高土壤电阻率和大故障电流等因素的严重制约,致使接地电阻难以达到要求,同时过高的GPR易使一次设备中反击耐受能力最弱的低压避雷器遭受损坏。首先指出利用传统过电压方法选取避雷器的不足,并通过电磁暂态计算程序ATPdraw建立反击模型,以常用的6 kV和10 kV无间隙金属氧化物避雷器作为研究对象,对短路故障时的放电电流、吸收能量和不同线路长度对地电容对GPR的耐受能力均进行了仿真。结果表明:当线路对地电容为6μF时,分别布置6 kV和10 kV两种低压避雷器,其承受的GPR限值为8.3 kV和11.83 kV;短路电流直流分量使放电电流瞬间达到峰值,短期内吸收的能量易超过耐受极限;采用多组避雷器并联能提高GPR限值,但随并联组数的增加提高效果将不再显著;线路对地电容的增加使GPR耐受值呈线性递减。