CN110309546A - 一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法 - Google Patents

一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110309546A
CN110309546A CN201910482214.XA CN201910482214A CN110309546A CN 110309546 A CN110309546 A CN 110309546A CN 201910482214 A CN201910482214 A CN 201910482214A CN 110309546 A CN110309546 A CN 110309546A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transmission line
power transmission
earthing device
circuit model
resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910482214.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110309546B (zh
Inventor
张文婷
邱立
苏攀
常鹏
江进波
熊奇
曹成
陈龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Three Gorges University CTGU
Original Assignee
China Three Gorges University CTGU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Three Gorges University CTGU filed Critical China Three Gorges University CTGU
Priority to CN201910482214.XA priority Critical patent/CN110309546B/zh
Publication of CN110309546A publication Critical patent/CN110309546A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110309546B publication Critical patent/CN110309546B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法，将输电线路接地装置等效为电感、电阻串联，再与电容并联的电路模型；建立用于计算输电线路接地装置电路模型的电阻、电容、电感的有限元几何模型，包括输电线路接地装置与土壤区域，此时输电线路接地装置导体的横截面积为A0；将建立的输电线路接地装置几何模型设置为电流场、电场、磁场物理环境，设置源与边界条件，计算得到此时输电线路接地装置电路模型中的元件参数。对比分析火花效应引起的元件参数变化对输电线路接地装置冲击接地阻抗的影响。本发明能够分析火花效应引起的电感、电阻、电容对输电线路接地装置冲击接地阻抗的影响规律，深入理解火花效应有利于设计更为合理的输电线路接地装置，提高输电线路防雷水平。

Description

一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影 响的方法
技术领域
本发明属于输电线路接地领域，具体是一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法。
背景技术
相关研究表明，50%以上的输电线路的事故都由雷击引起；而输电线路接地装置对线路防雷保护效果起着至关紧要的作用，其冲击接地阻抗直接决定了输电线路的防雷性能。雷电流经输电线路接地装置入地时，强大的冲击电流流入土壤后会形成很强的电场，使土壤发生强烈的局部放电，使土壤导电性增大，其效果犹如增大了接地装置导体的横截面积，使接地电阻小于工频电流下的数值，这种效应称为火花效应。然而，目前考虑火花效应对对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响时，单纯只考虑了对接地装置的电阻的影响，忽略了输电线路接地装置导体的横截面积增大对其电容、电感的影响。
专利“一种高压输电线路杆塔接地装置防雷特性的评估方法（CN 103293451 B）”公开了一种高压输电线路杆塔接地装置防雷特性的评估方法，计及火花效应时，通过对三种物理结构模型注入点过电压进行仿真分析，得到三种接地装置的雷电冲击特性。然而这一方法并没有体现火化效应对电容、电感的影响。专利“以火花系数修正杆塔接地装置的低幅值冲击电阻测量方法（CN 103792433 B）”，利用便携式冲击电流发生器作为信号输出源，以三级法测量方式布置接地装置，使用不间断电源供电，从接地极注入冲击电流，计算接地装置所在土壤的火花系数α。然而，专利中并未指出电阻、电感、电容如何影响火花系数。
发明内容
基于此，本发明采用实验与仿真相结合的思路，提出一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法，能够分析火花效应引起的电感、电阻、电容对输电线路接地装置冲击接地阻抗的影响规律，深入理解火花效应，有利于设计更为合理的输电线路接地装置，提高输电线路防雷水平。
本发明采取的技术方案为：
一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法，包括以下步骤：
S1:将输电线路接地装置等效为：电感、电阻串联，再与电容并联的电路模型。
S2：建立用于计算输电线路接地装置电路模型的电阻、电容、电感的有限元几何模型，包括输电线路接地装置与土壤区域，此时输电线路接地装置导体的横截面积为A0。
S3：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为电流场物理环境，设置源与边界条件，计算得到此时输电线路接地装置电路模型中的电阻，记为R0。
电流场物理环境的源是在输电线路接地装置注入电流Ii，设置输电线路接地装置电阻率ρ1和土壤的电导率ρ2，设置无穷远的地方为零电位，计算得到输电线路接地装置的电压Ui，计算得到输电线路接地装置等效电路模型中的电阻R0=Ui/Ii。
边界条件指的是设置无穷远的地方为零电位。
S4：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为电场物理环境，设置源与边界条件，计算得到此时输电线路接地装置电路模型中的电容，记为C0。
电场物理环境的源是在输电线路接地装置设置电压Ue，设置输电线路接地装置的介电常数ε1和土壤的介电常数ε2，设置无穷远的地方为零电位，计算得到整个域内的电场分布与总体电场能量Ee，计算得到输电线路接地装置等效电路模型中的电容为2*Ee/Ue 2。
边界条件指的是设置无穷远的地方为零电位。
S5：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为磁场物理环境，设置源与边界条件，计算得到此时输电线路接地装置电路模型中的电感，记为L0；
磁场物理环境的源是由电流场物理环境计算得到的电流分布，设置输电线路接地装置的磁导率μ1和土壤的磁导率μ2，设置无穷远的地方磁通密度为0，计算得到整个域内的磁场分布与总体磁场能量Em，计算得到输电线路接地装置等效电路模型中的电感为2*Em/Ii 2。。
边界条件指的是设置无穷远的地方磁通密度为0。
S6：将R0、C0、L0设置到电路模型中，并对电路模型施加典型的雷电流波形，电流峰值为I0，仿真分析得到电压峰值U0，定义不考虑火花效应的输电线路接地装置冲击接地阻抗为Z0=U0/I0。
典型的雷电流波形是指1.2/50μs，即波前时间为1.2μs，波长为50μs。
S7：输电线路接地发生火花效应时，将输电线路接地装置导体的横截面积等效为A1；
S8：建立用于计算输电线路接地装置电路模型的电阻、电容、电感的有限元几何模型，包括输电线路接地装置与土壤区域，此时输电线路接地装置导体的横截面积为A1。
S9：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为电流场物理环境，设置源与边界条件，计算得到此时输电线路接地装置电路模型中的电阻，记为R1。
电流场物理环境的源是在输电线路接地装置注入电流Ii，设置输电线路接地装置电阻率ρ1和土壤的电导率ρ2，设置无穷远的地方为零电位，计算得到输电线路接地装置的电压Ui，计算得到输电线路接地装置等效电路模型中的电阻R0=Ui/Ii。
此处“边界条件”指的是: “设置无穷远的地方为零电位”。
S10：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为电场物理环境，设置源与边界条件，计算得到此时输电线路接地装置电路模型中的电容，记为C1。
电场物理环境的源是在输电线路接地装置设置电压Ue，设置输电线路接地装置的介电常数ε1和土壤的介电常数ε2，设置无穷远的地方为零电位，计算得到整个域内的电场分布与总体电场能量Ee，计算得到输电线路接地装置等效电路模型中的电容为2*Ee/Ue 2。
此处“边界条件”指的是:“设置无穷远的地方为零电位”。
S11：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为磁场物理环境，设置源与边界条件，计算得到此时输电线路接地装置电路模型中的电感，记为L1。
磁场物理环境的源是由电流场物理环境计算得到的电流分布，设置输电线路接地装置的磁导率μ1和土壤的磁导率μ2，设置无穷远的地方磁通密度为0，计算得到整个域内的磁场分布与总体磁场能量Em，计算得到输电线路接地装置等效电路模型中的电感为2*Em/Ii 2。
此处“边界条件”指的是:“设置无穷远的地方磁通密度为0”。
S12：将R1、C1、L1设置到电路模型中，并对电路模型施加典型的雷电流波形，电流峰值为I1，仿真分析得到电压峰值U1，定义考虑火花效应的输电线路接地装置冲击接地阻抗为Z1=U1/I1，对比分析Z0, Z1可得到火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗的总体影响。
S13: 将R1、C0、L0设置到电路模型中，并对电路模型施加典型的雷电流波形，电流峰值为Ir，仿真分析得到电压峰值Ur，此时输电线路接地装置冲击接地阻抗为Zr=Ur/Ir，对比分析Z0,Zr可得到火花效应引起的电阻变化对输电线路接地装置冲击接地阻抗的影响。
典型的雷电流波形是指1.2/50μs，即波前时间为1.2μs，波长为50μs。
Zr可得到火花效应引起的电阻变化对输电线路接地装置冲击接地阻抗的影响。本发明即提供一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法，若Z0>Zr，则说明火花效应引起的电阻变化将减小输电线路接地装置冲击接地阻抗；若Z0<Zr，则说明火花效应引起的电阻变化将增大输电线路接地装置冲击接地阻抗。
S14: 将R0、C1、L0设置到电路模型中，并对电路模型施加典型的雷电流波形，电流峰值为Ic，仿真分析得到电压峰值Uc，此时输电线路接地装置冲击接地阻抗为Zc=Uc/Ic，对比分析Z0,Zc可得到火花效应引起的电容变化对输电线路接地装置冲击接地阻抗的影响。
Zc可得到火花效应引起的电容变化对输电线路接地装置冲击接地阻抗的影响。本发明即提供一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法，若Z0>Zc，则说明火花效应引起的电容变化将减小输电线路接地装置冲击接地阻抗；若Z0<Zr，则说明火花效应引起的电容变化将增大输电线路接地装置冲击接地阻抗。
S15: 将R0、C0、L1设置到电路模型中，并对电路模型施加典型的雷电流波形，电流峰值为I l ，仿真分析得到电压峰值U l ，此时输电线路接地装置冲击接地阻抗为Z1=U l /I l ，对比分析Z0, Z l 可得到火花效应引起的电感变化对输电线路接地装置冲击接地阻抗的影响。
Z1可得到火花效应引起的电感变化对输电线路接地装置冲击接地阻抗的影响。本发明即提供一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法，若Z0>Z1，则说明火花效应引起的电感变化将减小输电线路接地装置冲击接地阻抗；若Z0< Z1，则说明火花效应引起的电感变化将增大输电线路接地装置冲击接地阻抗。
电流场物理环境的源是在输电线路接地装置注入电流Ii，设置输电线路接地装置电阻率ρ1和土壤的电导率ρ2，设置无穷远的地方为零电位，计算得到输电线路接地装置的电压Ui，计算得到输电线路接地装置等效电路模型中的电阻R0=Ui/Ii。
电场物理环境的源是在输电线路接地装置设置电压Ue，设置输电线路接地装置的介电常数ε1和土壤的介电常数ε2，设置无穷远的地方为零电位，计算得到整个域内的电场分布与总体电场能量Ee，计算得到输电线路接地装置等效电路模型中的电容为2*Ee/Ue 2。
磁场物理环境的源是由电流场物理环境计算得到的电流分布，设置输电线路接地装置的磁导率μ1和土壤的磁导率μ2，设置无穷远的地方磁通密度为0，计算得到整个域内的磁场分布与总体磁场能量Em，计算得到输电线路接地装置等效电路模型中的电感为2*Em/Ii 2。
当存在火花效应时，通过以下实验流程确定输电线路接地装置导体的横截面积A1：
SS1：将导体横截面积为A0的输电线路接地装置埋入指定深度的土壤，通入雷电大电流，测量此时的接地电阻RR；
SS2：将导体横截面积增大至A0+ΔA，制作同样几何结构的输电线路接地装置埋入同样位置和深度的土壤，通入与雷电大电流相同波形的小电流，此时没有火花效应发生，测量此时的接地电阻RRx；
SS3：判断RRx与RR是否相等；SS4：若不相等，则改变ΔA重复步骤SS2、SS3，若相等，则A1=A0+ΔA。
本发明一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法，采用实验与仿真相结合的思路，能够分析火花效应引起的电感、电阻、电容对输电线路接地装置冲击接地阻抗的影响规律，深入理解火花效应有利于设计更为合理的输电线路接地装置，提高输电线路防雷水平。
附图说明
图1为用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法流程示意图。
图2（a）为用于计算输电线路接地装置电路模型的电阻、电容、电感有限元几何模型示意图。
图2（b）为用于计算输电线路接地装置电路模型的电阻的电流场物理环境模型示意图。
图2（c）为用于计算输电线路接地装置电路模型的电阻的电场物理环境模型示意图。
图2（d）为用于计算输电线路接地装置电路模型的电阻的磁场物理环境模型示意图。
图3（a）为输电线路接地装置等效为电阻、电容、电感的电路模型示意图。
图3（b）为不考虑火花效应时的电路模型示意图。
图3（c）为考虑火花效应时的电路模型示意图。
图3（d）为只考虑火花效应对电阻影响时的电路模型示意图。
图3（e）为只考虑火花效应对电容影响时的电路模型示意图。
图3（f）为只考虑火花效应对电感影响时的电路模型示意图。
图4（a）为不同情况下雷电流波形示意图。
图4（b）为不考虑火花效应时的输电线路接地电压波形示意图。
图4（c）为考虑火花效应时的输电线路接地电压波形示意图。
图4（d）为只考虑火花效应对电阻影响时的输电线路接地电压波形示意图。
图4（e）为只考虑火花效应对电容影响时的输电线路接地电压波形示意图。
图4（f）为只考虑火花效应对电感影响时的输电线路接地电压波形示意图。
其中：1、输电线路接地装置；2、土壤。
具体实施方式
一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法，
图1为用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法流程示意图。
S1:将输电线路接地装置等效为电感、电阻串联，再与电容并联的电路模型，如图3（a）所示。
S2：根据实际的输电线路接地装置，建立用于计算输电线路接地装置电路模型的电阻、电容、电感的有限元几何模型，包括输电线路接地装置与土壤区域，此时输电线路接地装置导体的横截面积为A0，如图2（a）所示。
S3：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为电流场物理环境，设置源与边界条件，如图2（b）所示，其中电流场物理环境的源是在输电线路接地装置注入电流Ii，设置输电线路接地装置电阻率ρ1和土壤的电导率ρ2，设置无穷远的地方为零电位，计算得到输电线路接地装置的电压Ui，计算得到此时输电线路接地装置电路模型中的电阻，记为R0。
S4：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为电场物理环境，设置源与边界条件，如图2（c）所示，其中电场物理环境的源是在输电线路接地装置设置电压Ue，设置输电线路接地装置的介电常数ε1和土壤的介电常数ε2，设置无穷远的地方为零电位，计算得到整个域内的电场分布与总体电场能量Ee，计算得到输电线路接地装置等效电路模型中的电容为2*Ee/Ue 2，记为C0。
S5：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为磁场物理环境，设置源与边界条件，如图2（d）所示，其中磁场物理环境的源是由电流场物理环境计算得到的电流分布，设置输电线路接地装置的磁导率μ1和土壤的磁导率μ2，设置无穷远的地方磁通密度为0，计算得到整个域内的磁场分布与总体磁场能量Em，计算得到输电线路接地装置等效电路模型中的电感为2*Em/Ii 2，记为L0。
S6：将R0、C0、L0设置到电路模型中，如图3（b）所示，并对电路模型施加典型的雷电流波形，电流峰值为I0，如图4（a）所示，仿真分析得到电压峰值U0，如图4（b）所示，定义不考虑火花效应的输电线路接地装置冲击接地阻抗为Z0=U0/I0。
S7：输电线路接地发生火花效应时，将输电线路接地装置导体的横截面积等效为A1，其中确定A1的步骤如下：SS1：将导体横截面积为A0的输电线路接地装置埋入指定深度的土壤，通入雷电大电流，测量此时的接地电阻RR；SS2：将导体横截面积增大至A0+ΔA，制作同样几何结构的输电线路接地装置埋入同样位置和深度的土壤，通入与雷电大电流相同波形的小电流，此时没有火花效应发生，测量此时的接地电阻RRx；SS3：判断RRx与RR是否相等；SS4：若不相等，则改变ΔA重复步骤SS2、SS3，若相等，则A1=A0+ΔA。
S8：建立用于计算输电线路接地装置电路模型的电阻、电容、电感的有限元几何模型，包括输电线路接地装置与土壤区域，此时输电线路接地装置导体的横截面积为A1，如图2（a）所示。
S9：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为电流场物理环境，设置源与边界条件，如图2（b）所示，其中电流场物理环境的源是在输电线路接地装置注入电流Ii，设置输电线路接地装置电阻率ρ1和土壤的电导率ρ2，设置无穷远的地方为零电位，计算得到输电线路接地装置的电压Ui，计算得到此时输电线路接地装置电路模型中的电阻，记为R1。
S10：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为电场物理环境，设置源与边界条件，如图2（c）所示，其中电场物理环境的源是在输电线路接地装置设置电压Ue，设置输电线路接地装置的介电常数ε1和土壤的介电常数ε2，设置无穷远的地方为零电位，计算得到整个域内的电场分布与总体电场能量Ee，计算得到输电线路接地装置等效电路模型中的电容为2*Ee/Ue 2，记为C1。
S11：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为磁场物理环境，设置源与边界条件，如图2（d）所示，其中磁场物理环境的源是由电流场物理环境计算得到的电流分布，设置输电线路接地装置的磁导率μ1和土壤的磁导率μ2，设置无穷远的地方磁通密度为0，计算得到整个域内的磁场分布与总体磁场能量Em，计算得到输电线路接地装置等效电路模型中的电感为2*Em/Ii 2，记为L1。
S12：将R1、C1、L1设置到电路模型中，如图3（c）所示，并对电路模型施加典型的雷电流波形，电流峰值为I1，如图4（a）所示，仿真分析得到电压峰值U1，如图4（c）所示，定义考虑火花效应的输电线路接地装置冲击接地阻抗为Z1=U1/I1，计算（Z1-Z0）/Z0得到火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗的总体影响情况。
S13: 将R1、C0、L0设置到电路模型中，如图3（d）所示，并对电路模型施加典型的雷电流波形，电流峰值为Ir，如图4（a）所示，仿真分析得到电压峰值Ur，如图4（d）所示，此时输电线路接地装置冲击接地阻抗为Zr=Ur/Ir，计算（Zr-Z0）/Z0得到火花效应引起的电阻变化对输电线路接地装置冲击接地阻抗的影响。
S14: 将R0、C1、L0设置到电路模型中，如图3（e）所示，并对电路模型施加典型的雷电流波形，电流峰值为Ic，如图4（a）所示，仿真分析得到电压峰值Uc，如图4（e）所示，此时输电线路接地装置冲击接地阻抗为Zc=Uc/Ic，计算（Zc-Z0）/Z0得到火花效应引起的电容变化对输电线路接地装置冲击接地阻抗的影响。
S15: 将R0、C0、L1设置到电路模型中，如图3（f）所示，并对电路模型施加典型的雷电流波形，电流峰值为I l ，如图4（a）所示，仿真分析得到电压峰值U l ，如图4（f）所示，此时输电线路接地装置冲击接地阻抗为Z l =U l /I l ，计算（Z l -Z0）/Z0得到火花效应引起的电感变化对输电线路接地装置冲击接地阻抗的影响。

Claims (5)

1.一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1:将输电线路接地装置等效为：电感、电阻串联，再与电容并联的电路模型；
S2：建立用于计算输电线路接地装置电路模型的电阻、电容、电感的有限元几何模型，包括输电线路接地装置与土壤区域，此时输电线路接地装置导体的横截面积为A0；
S3：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为电流场物理环境，设置源与边界条件，计算得到此时输电线路接地装置电路模型中的电阻，记为R0；
S4：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为电场物理环境，设置源与边界条件，计算得到此时输电线路接地装置电路模型中的电容，记为C0；
S5：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为磁场物理环境，设置源与边界条件，计算得到此时输电线路接地装置电路模型中的电感，记为L0；
S6：将R0、C0、L0设置到电路模型中，并对电路模型施加典型的雷电流波形，电流峰值为I0，仿真分析得到电压峰值U0，定义不考虑火花效应的输电线路接地装置冲击接地阻抗为Z0=U0/I0；
S7：输电线路接地发生火花效应时，将输电线路接地装置导体的横截面积等效为A1；
S8：建立用于计算输电线路接地装置电路模型的电阻、电容、电感的有限元几何模型，包括输电线路接地装置与土壤区域，此时输电线路接地装置导体的横截面积为A1；
S9：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为电流场物理环境，设置源与边界条件，计算得到此时输电线路接地装置电路模型中的电阻，记为R1；
S10：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为电场物理环境，设置源与边界条件，计算得到此时输电线路接地装置电路模型中的电容，记为C1；
S11：将建立的输电线路接地装置几何模型设置为磁场物理环境，设置源与边界条件，计算得到此时输电线路接地装置电路模型中的电感，记为L1；
S12：将R1、C1、L1设置到电路模型中，并对电路模型施加典型的雷电流波形，电流峰值为I1，仿真分析得到电压峰值U1，定义考虑火花效应的输电线路接地装置冲击接地阻抗为Z1=U1/I1，对比分析Z0, Z1可得到火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗的总体影响；
S13: 将R1、C0、L0设置到电路模型中，并对电路模型施加典型的雷电流波形，电流峰值为Ir，仿真分析得到电压峰值Ur，此时输电线路接地装置冲击接地阻抗为Zr=Ur/Ir，对比分析Z0,Zr可得到火花效应引起的电阻变化对输电线路接地装置冲击接地阻抗的影响；
S14: 将R0、C1、L0设置到电路模型中，并对电路模型施加典型的雷电流波形，电流峰值为Ic，仿真分析得到电压峰值Uc，此时输电线路接地装置冲击接地阻抗为Zc=Uc/Ic，对比分析Z0,Zc可得到火花效应引起的电容变化对输电线路接地装置冲击接地阻抗的影响；
S15: 将R0、C0、L1设置到电路模型中，并对电路模型施加典型的雷电流波形，电流峰值为I l ，仿真分析得到电压峰值U l ，此时输电线路接地装置冲击接地阻抗为Z l =U l /I l ，对比分析Z0, Z l 可得到火花效应引起的电感变化对输电线路接地装置冲击接地阻抗的影响。
2.根据权利要求1所述一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法，其特征在于：电流场物理环境的源是在输电线路接地装置注入电流Ii，设置输电线路接地装置电阻率ρ1和土壤的电导率ρ2，设置无穷远的地方为零电位，计算得到输电线路接地装置的电压Ui，计算得到输电线路接地装置等效电路模型中的电阻R0=Ui/Ii。
3.根据权利要求1所述一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法，其特征在于：电场物理环境的源是在输电线路接地装置设置电压Ue，设置输电线路接地装置的介电常数ε1和土壤的介电常数ε2，设置无穷远的地方为零电位，计算得到整个域内的电场分布与总体电场能量Ee，计算得到输电线路接地装置等效电路模型中的电容为2*Ee/Ue 2。
4.根据权利要求1所述一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法，其特征在于：磁场物理环境的源是由电流场物理环境计算得到的电流分布，设置输电线路接地装置的磁导率μ1和土壤的磁导率μ2，设置无穷远的地方磁通密度为0，计算得到整个域内的磁场分布与总体磁场能量Em，计算得到输电线路接地装置等效电路模型中的电感为2*Em/Ii 2。
5.根据权利要求1所述一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法，其特征在于：
当存在火花效应时，通过以下实验流程确定输电线路接地装置导体的横截面积A1：
SS1：将导体横截面积为A0的输电线路接地装置埋入指定深度的土壤，通入雷电大电流，测量此时的接地电阻RR；
SS2：将导体横截面积增大至A0+ΔA，制作同样几何结构的输电线路接地装置埋入同样位置和深度的土壤，通入与雷电大电流相同波形的小电流，此时没有火花效应发生，测量此时的接地电阻RRx；
SS3：判断RRx与RR是否相等；SS4：若不相等，则改变ΔA重复步骤SS2、SS3，若相等，则A1=A0+ΔA。
CN201910482214.XA 2019-06-04 2019-06-04 一种用于评估输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法 Active CN110309546B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910482214.XA CN110309546B (zh) 2019-06-04 2019-06-04 一种用于评估输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910482214.XA CN110309546B (zh) 2019-06-04 2019-06-04 一种用于评估输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110309546A true CN110309546A (zh) 2019-10-08
CN110309546B CN110309546B (zh) 2022-12-20

Family

ID=68074940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910482214.XA Active CN110309546B (zh) 2019-06-04 2019-06-04 一种用于评估输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110309546B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111025024A (zh) * 2019-12-20 2020-04-17 三峡大学 基于实测与仿真的变电站接地网接地阻抗测量方法及装置
CN111597734A (zh) * 2020-06-03 2020-08-28 湖南经研电力设计有限公司 双层土壤中接地装置的仿真模型建立方法及验证方法
CN112540228A (zh) * 2020-11-24 2021-03-23 神华新能源有限责任公司 接地网的冲击阻抗的检测方法和设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105445559A (zh) * 2015-11-19 2016-03-30 三峡大学 一种定量描述冲击接地电阻受火花效应强弱变化影响的方法
CN105486929A (zh) * 2014-09-19 2016-04-13 国家电网公司 一种考虑火花放电效应的冲击接地电阻计算方法
CN106885946A (zh) * 2017-03-13 2017-06-23 贵州电网有限责任公司电力科学研究院 一种冲击接地阻抗测量系统及测量方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105486929A (zh) * 2014-09-19 2016-04-13 国家电网公司 一种考虑火花放电效应的冲击接地电阻计算方法
CN105445559A (zh) * 2015-11-19 2016-03-30 三峡大学 一种定量描述冲击接地电阻受火花效应强弱变化影响的方法
CN106885946A (zh) * 2017-03-13 2017-06-23 贵州电网有限责任公司电力科学研究院 一种冲击接地阻抗测量系统及测量方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PENG CHENG ZHANG等: "impulse grounding resistance of fraphite flexible grounding material under spark effect", 《SCIENTIFIC.NET》 *
邓长征等: "电感效应与火花效应对接地体及其周围土壤雷电冲击特性的影响分析", 《高电压技术》 *
邱立等: "基于有限元法的水平接地体冲击接地电阻计算与分析", 《电网与清洁能源》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111025024A (zh) * 2019-12-20 2020-04-17 三峡大学 基于实测与仿真的变电站接地网接地阻抗测量方法及装置
CN111025024B (zh) * 2019-12-20 2021-09-28 三峡大学 基于实测与仿真的变电站接地网接地阻抗测量方法及装置
CN111597734A (zh) * 2020-06-03 2020-08-28 湖南经研电力设计有限公司 双层土壤中接地装置的仿真模型建立方法及验证方法
CN111597734B (zh) * 2020-06-03 2021-10-26 湖南经研电力设计有限公司 双层土壤中接地装置的仿真模型建立方法及验证方法
CN112540228A (zh) * 2020-11-24 2021-03-23 神华新能源有限责任公司 接地网的冲击阻抗的检测方法和设备
CN112540228B (zh) * 2020-11-24 2022-12-09 神华新能源有限责任公司 接地网的冲击阻抗的检测方法和设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN110309546B (zh) 2022-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zeng et al. Lightning impulse performances of grounding grids for substations considering soil ionization
CN110309546A (zh) 一种用于评估火花效应对输电线路接地装置冲击接地阻抗影响的方法
CN102841280B (zh) 500kV同塔四回路输电线雷击跳闸率仿真方法
CN103675607B (zh) 架空输电线路雷电绕击与反击识别方法
CN103293451B (zh) 一种高压输电线路杆塔接地装置防雷特性的评估方法
CN103714239A (zh) 雷击大地时低压线路绝缘子雷电感应电压计算方法
Djamel et al. Transient response of grounding systems under impulse lightning current
Ghomi et al. Full-wave modeling of grounding system: Evaluation the effects of multi-layer soil and length of electrode on ground potential rise
Birkl et al. Investigation of lightning current distribution in a large-scale earth-termination system of photovoltaic power plant
CN103474791A (zh) 一种具备冲击降阻功能的放射形接地装置
Yutthagowith A modified pi-shaped circuit-based model of grounding electrodes
CN103399190B (zh) 基于pscad/emtdc的配电线路感应过电压的计算方法
Yan et al. Characteristics of two ground grid potentials after a triggered lightning stroke
CN103474790B (zh) 一种具备冲击降阻功能的环形接地装置
CN206450741U (zh) 冲击电流实验残压测压装置
Lian et al. Experimental study on transient characteristics of grounding grid for substation
Djamel et al. Analysis of the transient behavior of grounding systems with consideration of soil ionization
CN102508937A (zh) 接地体暂态建模方法
Alipio et al. Lightning and low-frequency performance of interconnected grounding systems of wind turbines
Wang et al. The FEM analysis of grounding system when considering the soil ionization phenomenon under different soil structures
Pantoja et al. Analysis of a lightning earthing system using electromagnetic simulations
Yamamoto et al. Transient grounding characteristic of wind turbines affecting back-flow lightning current into distribution system
CN205941767U (zh) 高压避雷器上节泄漏电流测试装置
Yutthagowith et al. Design of counterpoise grounding electrodes for transmission towers in high soil resistivity area
CN203445252U (zh) 一种具备冲击降阻功能的环形接地装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20191008

Assignee: Hubei Feiou Commercial Management Co.,Ltd.

Assignor: CHINA THREE GORGES University

Contract record no.: X2023980045280

Denomination of invention: A Method for Evaluating the Impact of Grounding Impedance on Transmission Line Grounding Devices

Granted publication date: 20221220

License type: Common License

Record date: 20231102