考虑火花效应时杆塔接地装置冲击特性的研究

论文摘要

降低输电线路杆塔冲击接地电阻是提高输电线路耐雷水平,从而提高输电线路安全运行水平的重要措施,准确地确定杆塔接地装置的冲击接地电阻是实现这一措施的基础。国内外研究者在这方面的研究,大多忽略了土壤火花放电的非线性影响,对一些结构较简单的接地体建立了简化的数学模型。在此基础上得到的接地体暂态冲击特性与实际情况有一定的偏差。针对上述问题,论文提出了考虑火花效应的接地体等效模型,该模型能较好的模拟雷电流的电感效应和火花放电效应。在此等效模型的基础上,建立了两种基于ATP-EMTP的仿真计算模型:一种是π型等值电路模型,结合“逐次渐近”的算法;另一种是π型等值电路结合控制模块。两种仿真模型都能很好地模拟雷电流流过接地体时的电感效应和火花放电效应,完善了冲击条件下的接地模型,使得仿真计算得到的冲击接地电阻更加准确。还分别对两种模型进行了实例计算,并进行了对比,两种方法计算结果误差不大。为了检验本文模型及计算方法的正确性,论文从现场试验、模拟试验和数值计算三个方面进行了验证计算,结果表明,本文仿真模型的计算结果与真实情况较为接近。接着用本文提出的仿真计算模型和计算方法进行了大量的仿真计算,详细分析了接地装置在雷电流作用下的冲击特性。首先,针对放射型、方框型和网格型接地装置通过大量的模拟计算,得出不同雷电流幅值、不同接地装置尺寸、不同土壤电阻率以及不同引流方式等各种因素对接地装置冲击特性的影响规律。其次,对常用的放射型接地装置提出了两种改进型,并在不同冲击电流和不同土壤电阻率的情况下进行了计算,经比较冲击接地电阻有所下降,占地面积也大大减小。最后,论文研究了实际冲击接地电阻随时间的变化规律R（t）,并研究了其最大值R（t）max随各种因素的变化规律,并与传统意义的冲击接地电阻Rch进行了对比。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 接地的基本概念
• 1.2 研究杆塔接地装置的意义
• 1.3 接地装置冲击特性的研究现状
• 1.4 论文工作的主要内容及创新点
• 2 考虑火花效应时冲击接地电阻的计算原理
• 2.1 雷电流的基本特征
• 2.2 考虑火花效应时接地体的等效模型
• 2.3 考虑火花效应时基于ATP-EMTP的仿真模型及其计算方法
• 2.4 考虑火花效应和时变特性时基于ATP-EMTP的仿真模型
• 3 冲击接地电阻的计算及验证
• 3.1 现场试验的方法
• 3.2 模拟试验的方法
• 3.3 数值计算的方法
• 4 接地装置冲击特性的研究
• 4.1 各种因素对冲击特性的影响
• 4.2 改进型杆塔接地装置冲击特性的研究
• 4.3 冲击接地电阻随时间变化的规律研究
• 4.4 本章小结
• 5 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录 作者在攻读硕士期间发表的论文