杆塔接地装置冲击特性的仿真与试验研究

摘要

雷电是输电线路安全运行的重大威胁，雷击引发线路跳闸是输电线路故障的首要原因。为了保障输电线路安全可靠地运行，需要做好线路防雷工作。降低杆塔接地装置的冲击接地电阻是输电线路防雷的一项重要措施。杆塔接地装置的工频响应特性较为简单，已为人们所熟悉，但其冲击响应特性有别于工频响应特性，且更为复杂。因此不能简单地用工频响应特性导出其冲击响应特性，需对冲击响应特性进行单独且深入的研究。
　　本文采用了集中参数电路法，以电磁暂态分析软件ATP-EMTP为仿真平台，搭建了接地体的π型等值电路模型，对接地装置进行了仿真计算。分析了接地装置在雷电冲击作用下接地电阻的变化过程，得到了接地电阻变化曲线，并研究了不同接地体长度，不同雷电流幅值以及不同土壤电阻率情况下接地电阻曲线的变化规律。同时分析了杆塔接地装置的冲击接地电阻随接地装置参数的变化规律。选取了一组实际杆塔接地装置，计算其冲击接地电阻值，并评价了其接地效果。
　　本文在进行仿真计算的同时，完成了冲击接地现场试验。在进行现场试验时，将大型冲击电流发生器运输至正在运行的输电线路杆塔现场，对杆塔的接地装置注入冲击电流，用三极法测量得到了雷电流波形及接地装置对地电位升高波形，并计算得到了接地装置的冲击接地电阻值。试验中冲击电流幅值最高达到近25 kA。同时对试验涉及的接地装置完成了仿真计算，计算得到接地装置的冲击接地电阻值，对比仿真计算结果与试验结果，验证了仿真计算方法的正确性。
　　本文运用仿真计算与现场试验的方法研究了杆塔接地装置的冲击特性。同时本文的仿真计算方法与现场试验方法也能给读者提供借鉴。

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1 绪 论

1.1 课题的研究背景

1.2 课题的国内外研究现状

1.3 本文主要工作

2 杆塔接地装置冲击响应的仿真计算方法

2.1 雷电流模型

2.2 接地装置的仿真模型

2.3 火花效应的模拟

2.4 运用ATP-EMTP搭建仿真模型

2.5 本章小结

3 接地装置冲击特性的仿真分析

3.1 雷电流作用下的接地电阻曲线

3.2 典型杆塔接地装置冲击接地电阻仿真计算

3.3 实际杆塔冲击接地计算与分析

3.4 本章小结

4 杆塔冲击接地现场试验

4.1 冲击接地试验回路与试验设备

4.2 现场试验

4.3 现场试验与仿真计算结果对比

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 不足及展望

致谢

参考文献

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