基于暂态接地电阻建模的输电线路雷击响应研究

通过仿真建模是研究输电线路雷击响应的重要方法,该文提出一种暂态接地电阻建模方法,进而研究输电线路雷击响应。首先基于土壤物性测试平台,测量典型土壤临界击穿场强;建立考虑土壤电离非线性过程的接地装置有限元计算模型,获取冲击下接地装置U-I曲线,基于粒子群算法识别出暂态接地电阻公式,在ATP-EMTP软件中利用MODEL模块编程实现暂态接地电阻模型,并结合多波阻抗模型建立输电系统整体仿真。以110k V输电线路冲击试验为建模案例,进行建模方法的验证与分析;最后,基于该模型研究了不同接地装置和土壤临界击穿场强下的输电线路雷击响应特性。结果表明:1)基于暂态接地电阻模型的输电线路雷击响应计算最大误差为3.7%,仿真精度较工频接地电阻和冲击接地电阻模型均有明显提升;2)相同占地面积的不同接地装置类型对杆塔塔顶及塔脚雷击电压峰值和塔顶波前有明显影响,而土壤临界击穿场强对塔顶电压峰值和波前时间影响较小而对塔脚电压峰值影响明显。

改进的抵消场法计算杆塔雷击响应

介绍了改进的抵消场法的基本原理 ,并将改进方法的仿真结果与江阴特高杆塔工程计算结果和Wagner抵消场法计算结果进行比较和分析 ,分析结果表明改进抵消场法适用于特高杆塔和普通杆塔 ,是一种计算杆塔雷击响应的普适方法 ,具有良好的应用前景。

110kV输电杆塔的多波阻抗建模与雷击暂态响应分析

为准确分析输电杆塔的雷击暂态响应,精确建立杆塔的波阻抗模型显得尤为重要。通过双锥天线原理,建立垂直单根圆柱导体的波阻抗公式;考虑实际杆塔的倾斜因素和修正系数,利用ANSYS Maxwell进行三维电磁场仿真,建立主架、斜材的波阻抗修正系数与分段长度、等效半径、主架上/下间距的关系,并推导出主架、斜材的波阻抗计算公式。为反映雷电波在呼高部分的传播过程,将呼高部分细分为5段并完成建模。针对典型的110 kV同塔双回输电杆塔,利用ATP-EMTP暂态仿真软件进行建模分析,结果表明精细化建模进一步凸显了雷电波在杆塔中的折反射过程,与Hara无损线塔模型相比,杆塔电位波形变化基本一致,横担电位上升速度减慢,提前到达峰值且峰值降低,C相横担峰值相差9.6%,峰值时间超前了0.023μs,反映出了呼高部分的波过程以及对整个雷击暂态响应过程的影响。

基于时域有限差分法的双回路直线转角塔雷电冲击响应特性研究

基于时域有限差分法分析了雷击双回路直线转角塔时杆塔电压的分布特点,研究了土壤电阻率和呼高对杆塔雷电冲击响应特性的影响,同时与基于多波阻抗模型的杆塔雷击响应计算结果进行对比分析。结果表明,雷击塔顶时,相同高度处横担宽度越大,过电压越严重,越容易闪络;横担过电压随着土壤电阻率的增加而增大,随着横担高度的增加,所受影响逐渐减少;横担过电压随着呼高的增加而增大,且不同高度横担所受的影响几乎一致;基于多波阻抗模型计算得到的横担电压大于数值仿真计算结果,故采用多波阻抗模型将使防雷分析结果偏严苛。

考虑接地极时变电阻特性的输电线路雷击暂态响应研究

杆塔接地极的准确建模对研究输电线路的雷击暂态响应是至关重要的。为此,本研究提出一种考虑接地极时变电阻特性的输电线路模型。首先采用有限元法(FEM)求解了输电线路雷击下杆塔接地极的接地电阻,基于PSO法,推导了杆塔接地极时变电阻的迭代公式,利用ATP-EMTP中MODEL模块搭建时变电阻Rg(t),然后建立考虑接地极时变电阻特性的输电线路模型,随后分析了基于时变电阻和定值电阻的输电线路模型雷击暂态响应。结果表明:相较于定值电阻的输电线路模型,时变电阻模型对输电线路雷击暂态响应有较大影响。由于时变电阻Rg(t)考虑了雷电流地中散流和土壤电离过程,其反应的结果更加可靠,在一定程度上提高了输电线路雷击暂态响应仿真的精准度。

风电机组塔体的雷电暂态计算模型

提出了一种计算风电机组塔体雷击暂态响应的数学模型。该模型将塔体等效为耦合的RLC电网络,利用镜像法推导出了塔体电气参数的计算公式,再通过数值变换将塔体进一步转换为暂态等值计算电路,利用暂态电路分析法求取塔上的暂态响应。为验证该模型的有效性,文中还将数值计算结果与模拟实验结果进行了比较,二者基本吻合。

输电线路杆塔与接地装置的雷击暂态响应建模分析

为准确分析输电杆塔的雷击暂态响应,以及雷电波在杆塔、线路中的折反射波过程,建立整体的分析模型显得尤为重要。针对典型110 k V输电线路,搭建了输电线路、输电杆塔以及接地装置的一体化暂态分析模型,将输电杆塔进行分块建模,建立其多波阻抗模型;考虑典型接地装置的电感效应与火花效应,建立其暂态电路分析模型;考虑绝缘子、输电线路、避雷线的影响,最终结合EMTP软件进行雷击暂态响应分析。结果表明考虑电感效应以及火花效应后的电路模型,可模拟接地装置的冲击特性;输电杆塔横担电位峰值随高度的降低而减小;杆塔与接地装置的阻抗不匹配、避雷线与杆塔的阻抗不匹配,导致横担、塔顶电位带有较大程度的振荡;雷电波的反射时长与输电线路跨距相关。

直流线路诊断中雷击暂态全响应监测实践

由于传统方法特征辨识度不高,且无法有效提高实时监测能力,为此提出了直流线路诊断中雷击暂态全响应监测方法。构建暂态全响应信号检测模型,结合自相关匹配滤波器检测方法对雷击暂态特征进行分解和抗干扰设计,并在特征分解后提取特征分量,建立静止无功补偿控制模型,通过正交调制和多径特征分解的方法实现了对直流线路诊断中雷击暂态全响应检测。仿真结果表明,采用该方法输出稳定性较高,抗干扰能力较强,对线路故障的准确检测概率较高。

磁浮列车接地系统雷电冲击响应分析与优化

为研究磁浮列车接地系统应对雷电冲击时的响应,笔者建立了接地系统的集总参数电路模型,分析了雷电流峰值和雷击位置对车体接地系统的泄流分布特性和电压峰值特性的影响,并基于研究结果提出一种有效抑制雷电冲击影响的优化措施。研究发现:雷电流通过击穿车体导向电磁铁和轨道之间的间隙从而泄入大地,在这个过程中,被击穿的间隙呈现分布不均且不可控的特点,遭受直击雷的车体具有更多的泄流通道和更高的电压峰值;距离雷击点较远的某些车厢则没有出现泄流通道,这使得尾部车厢的接地系统电压峰值有一定程度抬升。通过一种开关式的引雷结构能够有效控制雷电流的泄流路径,并抑制接地系统的电压峰值。