桿塔接地裝置散流分布與沖擊接地電阻規(guī)律的試驗(yàn)研究與仿真分析.pdf

1、隨著國(guó)家特高壓、大電網(wǎng)戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，架空輸電線路的保護(hù)工作日益嚴(yán)峻。架空輸電線路遭受自然雷擊導(dǎo)致的線路跳閘事故是電力系統(tǒng)最常見的故障之一。桿塔接地裝置的散流分布特性及沖擊接地電阻規(guī)律不同于工頻條件下的規(guī)律，表現(xiàn)更加復(fù)雜，因而不能簡(jiǎn)單地使用工頻特性推導(dǎo)沖擊電流下的特性。以往文獻(xiàn)中對(duì)于接地裝置上的散流分布規(guī)律以及將沖擊接地電阻規(guī)律與沖擊散流特性結(jié)合起來(lái)研究的較少。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)于接地裝置沖擊散流分布規(guī)律和沖擊接地電阻規(guī)律的理論分

2、析和試驗(yàn)研究后，在實(shí)驗(yàn)室條件下設(shè)計(jì)并搭建了模擬試驗(yàn)回路，通過(guò)相似原理全面地分析了在不同的因素下，幾種典型桿塔接地裝置的沖擊散流特性與沖擊接地電阻規(guī)律。之后，基于時(shí)域有限元分析方法，對(duì)典型的桿塔接地裝置進(jìn)行了仿真計(jì)算與研究，考慮了在沖擊電流高幅值、高頻率下的土壤非線性特性及土壤電離擊穿動(dòng)態(tài)特性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于相似原理，在實(shí)驗(yàn)室搭建了桿塔接地裝置模擬試驗(yàn)回路，對(duì)幾種典型接地裝置模型開展了大量的模擬試驗(yàn)，通過(guò)多個(gè)Rog

3、owski線圈測(cè)量了各種接地裝置待測(cè)點(diǎn)處的軸向電流波形，分析了接地裝置結(jié)構(gòu)型式、沖擊電流峰值、注入沖擊電流位置及注入點(diǎn)數(shù)量對(duì)于接地裝置沖擊散流特性的影響。⑵在模擬試驗(yàn)中，分別測(cè)量了沖擊電流在不同幅值及不同注入方式下幾種典型接地裝置的沖擊電流和注入點(diǎn)的對(duì)地電位波形，進(jìn)而得到不同條件下的沖擊接地電阻。結(jié)合沖擊散流特性對(duì)沖擊接地電阻的變化規(guī)律進(jìn)行了理論分析。⑶利用有限元仿真分析軟件，在計(jì)算中將土壤電導(dǎo)率設(shè)置為隨土壤中電場(chǎng)強(qiáng)度大小動(dòng)態(tài)變化的函數(shù)

4、表達(dá)式，充分考慮了土壤非線性特性及土壤電離擊穿動(dòng)態(tài)特性，使仿真過(guò)程更加符合實(shí)際沖擊電流流散到土壤的過(guò)程，優(yōu)化了仿真計(jì)算結(jié)果。利用此計(jì)算方法，以水平單根接地極從不同位置注入電流為例，通過(guò)分析接地極上的電流密度、電勢(shì)、土壤電場(chǎng)強(qiáng)度等物理量，直觀地了解了沖擊散流過(guò)程中的端部效應(yīng)，分析了土壤火花放電效應(yīng)對(duì)接地裝置沖擊特性的影響，并將仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。⑷采用仿真計(jì)算與模擬試驗(yàn)研究相結(jié)合的手段探究了沖擊電流下輸電線路桿塔接地裝置的沖擊散