考虑土壤电离的接地装置冲击特性分析

试验及实际运行经验表明,接地装置冲击特性是影响输电线路耐雷性能的重要因素.笔者以土壤电离过程中的动态、分布式土壤参数为基础,对典型接地装置建立冲击特性有限元模型;根据仿真计算结果与模拟试验结果从电磁场角度分析了典型接地装置的冲击散流机理及散流规律;同时定量计算了冲击电流作用下土壤参数及注入电流参数对土壤电离区域体积的影响规律,在此基础上分析了土壤电离对典型接地装置接地电阻、跨步电压、接触电压等接地参数的影响.结果表明,土壤电离现象对冲击散流特性和冲击接地参数的影响在高幅值注入电流、高电阻率地区更明显.该研究结果可为输电线路冲击接地降阻新措施的提出提供理论支持.

考虑土壤频变特性的接地装置频域矢量有限元模型

发、变电站及输电线路的接地装置是保障电力系统供电可靠性的重要基础设施,准确计算接地装置的频域特性可为合理设计接地系统提供理论依据。为此,通过引入Visacro-Alipio土壤参数频变公式,采用麦克斯韦全波方程建立了计及土壤频变特性的接地装置频域矢量有限元模型,并采用空间坐标变换法处理了模型中无穷散流空间与有限计算资源之间的矛盾;基于提出的模型和方法,对接地网进行了仿真计算,并将计算结果与现场试验及国际公认软件包CDEGS的计算结果进行了对比,验证了该模型在低频及高频注入电流作用下计算的准确性。结果表明:空间坐标变换算法的引入,使得该模型在保障计算精度的基础上降低了计算量;考虑土壤参数频变性时,接地参数明显低于不考虑时的情况;当注入电流频率低于2 MHz时,"电感效应"起到主导作用,接地电阻随着注入电流频率增加而增大;当注入电流频率高于2 MHz时,接地参数随频率增加而基本稳定,土壤电参数的频变特性使得"电感效应"导致的接地电阻随频率增加而近似线性增加的现象有所缓和。

考虑土壤电离的垂直接地极冲击散流性能分析

准确计算接地装置的冲击散流性能以及输电线路接地极动态冲击特性是优化接地网设计的基础。为了得到垂直接地极的散流特性以及各种因素对垂直接地极散流特性的影响,本文提出基于电磁场的有限元分析方法,对垂直接地极冲击散流特性的动态物理过程进行建模和仿真,在此基础上分析了垂直接地极的冲击散流特性;并进行了垂直接地极的模拟实验,通过对比验证了方法的正确性。结果表明,垂直接地极的散流具有明显的末端效应。

计及土壤电离的接地装置冲击特性有限元分析

接地装置是电力系统中的重要组成部分,是故障电流和雷电流的泄流通道,对接地装置冲击特性的研究是接地优化设计和提高输电线路耐雷性能的基础。利用基于有限元方法的COMSOL软件建立了考虑土壤火花效应的接地装置冲击特性有限元模型,通过与试验数据对比验证了模型的有效性以及准确性。并对接地装置冲击散流特性进行了分析,定量研究了土壤火花放电现象对接地装置冲击特性的影响,验证了火花效应对接地装置接地电阻的降低作用,且地表电位分布规律证明火花放电减小跨步电压,提升安全距离。以上对基本接地装置冲击特性的分析结果对接地装置的设计和运行有重要的参考价值。

计及土壤频变性的接地装置频域性能分析

电力工业的发展和全球气候的复杂变化,导致故障或雷击时接地系统面临新的问题。准确计算接地装置的频域性能可为接地系统优化设计提供合理依据。采用基于电磁场理论的有限元方法,通过加入Visacro-Alipio土壤频变公式,建立了计及土壤频变性的接地装置频域性能分析模型。通过比较接地网的仿真计算结果与CDEGS软件计算结果,验证了本文算法的准确性。对水平和垂直接地极频域性能的分析结果表明高频下计及土壤参数频变性时接地参数计算结果明显降低,准确性更高。