導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 電力安全論文>>正文

高土壤電阻率地區(qū)輸電線路接地電阻研究

文檔作者：康渭鏵錢穎黃國鑒文檔來源： 1．湖南省電力公司長沙電業(yè)局 2 三峽大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月10日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大?。?222.16 KB 共4頁	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共4頁]

本文件共4頁，如需編輯使用，請下載。

注：預(yù)覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大小：222.16 KB 共4頁文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會員免費(fèi)）

下一篇：高土壤電阻率地區(qū)降阻措施研究

上一篇：降低高土壤電阻率變電站接地電阻的研究

文本預(yù)覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

第26卷第1期
2013年1月
廣東電力
GUANGDONG EI CTRIC P0WER
VO1．26 NO．1
Jan．2013
doi：10．3969／j．issn．1007—290X．2013．01．011
高土壤電阻率地區(qū)輸電線路接地電阻研究
康渭鏵 ，
(1．湖南省電力公司長沙電業(yè)局，湖南長沙410015；2
公司檢修公司，青海西寧810000)
錢穎 ，黃國鑒
三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，湖北宜昌443002；2．青海省電力
摘要：簡述了沖擊接地電阻的基本理論，提出考慮火花效應(yīng)時接地體等效模型，采用電磁暫態(tài)模擬軟件PSCAD
建立水平接地電極Ⅱ型等值電路計算模型，仿真分析了接地電極土壤電阻率及接地電極長度對沖擊接地電阻的
影響。仿真結(jié)果表明，在接地電極長度一定時，沖擊接地電阻隨土壤電阻率的增大而增大；在土壤電阻率不變
時，接地電極沖擊接地電阻隨接地電極長度的增大而減小，慢慢趨于平穩(wěn)直到穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞：火花效應(yīng)等效模型；接地電阻；接地體沖擊特性；PSCAD；1I型等值電路；土壤電阻率
中圖分類號：TM773．9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1007—290X(2013)01—0046—04
Study on Grounding Resistor of Transmissio n Line in High Soil Resistivity Area
KANG Weihua ，QIAN Ying2，HUANG Guojian3
(1．Changsha Power Bureau of Hunan Electric Power Corporation，Changsha，Hunan 410015，China；2．College of Electrical
Engineering＆New Energy，Sanxia University，Yichang，Hubei 443002，China；3．Qinghai Electric Power Maintenance
Company，Xining，Oinghai 810000，China)
Abstract：This paper states basic theory of impact grounding resistor and propo ses equivalent model when considering spark
effect．It establishes calculation model for lI typed equivalent circuit of level grounding electrode and processes simulated analysis
on affect of soil resistivity and length of grounding electrod e on impact grounding resistor．The simulation result
shows that when length of grounding electrod e is certain，impact grounding resistivity increases with increase of soil resistivity
while when soil resistivity is invariant，the impact grounding resistivity of grounding electrod e may decrease with increase
of length of grounding electrod e until it goes slowly to stability．
Key words：spark effect equivalent mod el；grounding resistor；impact performance of grounding body；PSCAD；1／typed equivalent
circuit；soil resistivity
由于架空輸電線路地處曠野，縱橫交錯，綿延
數(shù)千里，很容易遭受雷擊[1]。雷擊是輸電線路的主
要危害，是造成線路跳閘停電事故的主要原因。
防雷與接地技術(shù)密切相關(guān)，輸電線路桿塔接地
需考慮的因素主要是防雷接地。接地裝置沖擊接地
阻抗是電力系統(tǒng)防雷設(shè)計的重要參數(shù)[2]。輸電線路
遭受雷擊時，雷電流通過桿塔接地裝置人地，在沖
擊大電流作用下接地裝置的沖擊接地阻對輸電線路
的耐雷性能影響顯著_3]。因此，研究接地體沖擊特
性對降低土壤電阻率高地區(qū)的接地體沖擊接地電阻
收稿日期：2012．07-24
顯得尤為必要。已有的沖擊接地試驗(yàn)研究表明，沖
擊電流人地會影響接地裝置的散流性能。
1 沖擊接地電阻的基本理論
1．1 沖擊接地電阻的概念
接地電阻一般定義為電流經(jīng)接地電極流人大地
時接地電極的電位與電流的比值。接地裝置的接地
電阻由接地電極與接閃器的連接電阻、接地電極本
身的電阻、接地體與土壤的接地電阻、電流由接地
電極流人土壤所呈現(xiàn)的電阻等4部分組成。其中前
兩部分之和稱為散流電阻，它們占接地電阻的絕大
部分。
第1期 康渭鏵，等：高土壤電阻率地區(qū)輸電線路接地電阻研究 47
1．2 沖擊接地電阻參數(shù)
工頻接地電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的接地電阻
稱為工頻接地電阻；雷電流流經(jīng)接地電極所呈現(xiàn)的
接地電阻稱為沖擊接地電阻[4]。沖擊電阻的計算公
式為
R一= 一／J一． (1)
式中： 一為接地電極上電位升高的最大值；，一
為流過接地電極沖擊電流的最大值。
在實(shí)際上，雷電流流經(jīng)接地電極是一個波過
程，有一定的作用時間，因而引出沖擊接地電阻的
瞬時值定義[4 ]。
R = ／i． (2)
式中：尺為沖擊接地電阻瞬時值； 、U分別為流
經(jīng)接地電極沖擊電流的瞬時值和接地電極電位升高
的瞬時值。
2 基于PSCAD的接地體沖擊特性分析
2．1 考慮火花效應(yīng)時接地體放電模型
雷擊線路及桿塔時，雷電流流經(jīng)桿塔然后從接
地裝置流散到大地中去，接地裝置在沖擊電流作用
下在其周圍產(chǎn)生瞬變電磁場，在土壤中產(chǎn)生的電場
強(qiáng)度為_3
E =Jp． (3)
式中：‘，為導(dǎo)體流散電流密度；ID為沖擊電流流過
土壤時的電阻率。
隨著沖擊電流幅值的增加，土壤中的電場強(qiáng)
度不斷增加，靠近接地體土壤的電場強(qiáng)度若超過
土壤臨界擊穿電場強(qiáng)度時，則會在靠近接地導(dǎo)體
區(qū)域的土壤中產(chǎn)生火花放電，土壤被擊穿。火花
放電的形成使得靠近接地體的土壤區(qū)域中的電場
強(qiáng)度大大減小，火花放電區(qū)域土壤的電阻率大大
降低。在接地體計算中通常略去火花放電的電壓
降，可認(rèn)為在火花放電區(qū)域的電阻率近似為零；
接地體周圍土壤火花放電區(qū)域的半徑可認(rèn)為是接
地體暫態(tài)過程中的等值半徑；越靠近電流注入點(diǎn)
的接地體流散電流就越多，該處的電流密度就越
大，土壤被擊穿區(qū)域會越大。因此，在接地極周
圍土壤的擊穿區(qū)域形狀呈錐形_6]，而不是一般認(rèn)
為的圓柱形，如圖1所示。但為了仿真計算的簡
便，將接地極分為若干段，對每一導(dǎo)體段采用文
獻(xiàn)[7—8]中的圓柱形模型(如圖2所示)進(jìn)行計
算，本文設(shè)每一導(dǎo)體段均為5 rn。段數(shù)越多將越
接近實(shí)際情況，但計算也越復(fù)雜。
圖1 接地體考慮火花放電區(qū)域形狀
口一導(dǎo)體半徑；L 一第i段的電感；af一第i段導(dǎo)體的半徑。
圖2 土壤電離時各導(dǎo)體等值半徑變化模型
2．2 考慮火花效應(yīng)時接地體的等效模型
本文對接地裝置沖擊特性的研究采用了基于電
路理論的Ⅱ型等值電路計算模型。原因是該模型
在充分考慮雷電流特性的同時，能較好地反映雷電
流的高頻特性；在計算時相對容易執(zhí)行，且計算時
消耗的內(nèi)存、時間以及計算結(jié)果準(zhǔn)確度均可接受，
較容易模擬出土壤的非線性電擊穿現(xiàn)象。
在沖擊電流的作用下，水平接地體可以看成是
由電感、電容、電導(dǎo)和電阻組成的Ⅱ型等值電路[9]。
其中每一段接地體由一個Ⅱ型等值電路來模擬，如
圖3所示。在此需要指出的是，接地體各單元段的
自阻抗和互阻抗并不隨接地體的等值半徑變化而改
變。根據(jù)電感和電阻的物理定義，可認(rèn)為它們是不
隨土壤中火花放電區(qū)域變化而變化的_1 ¨]。
R 、Lf一各段接地體的電阻、電感；Ci、Gf一各段接地體的對地
電容、泄漏電導(dǎo)；i：1，2，?，／q,。
圖3 沖擊接地仿真模擬等值電路圖
在計算水平接地體沖擊接地電阻時，通常尺
為常數(shù)嗍，本文取0．05 Q。
Gj= — — 1 一 ； (4)
』D(1n荔一0．61)
48 廣東電力 第26卷
Li= (1n 一1)； (5)
丁c
Cf=￡10G f． (6)
式中：f、r和h分別為接地電極的長度、半徑和
深度，ITI；e為土壤的介電系數(shù)，在實(shí)用范圍內(nèi)取
9×8．86×10 F／M； 為土壤的導(dǎo)磁系數(shù)，在實(shí)
用范圍內(nèi)取47t×10I7H／ME” 。
由于火花區(qū)域邊界的電場強(qiáng)度為土壤臨界擊穿
的電場強(qiáng)度，所以各段導(dǎo)體考慮火花放電后的等值
半徑可通過式(7)、式(8)求得[ I7]：
i
l i
； (7)
ri= ． (8)
式中：．， 為通過第 段導(dǎo)體流散的電流密度；I
為通過第i段導(dǎo)體向大地流散的電流；D為每段導(dǎo)
體的長度；E 為土壤臨界擊穿電場強(qiáng)度，本文除
特別指出外，均設(shè)定土壤臨界擊穿電場強(qiáng)度E 為
300 kV／m。
2．3 雷電流參數(shù)的設(shè)定
雷電波采用Stekolnikov、Bruce和Golde提
出的雙指數(shù)表達(dá)式E11]
I J『 [exp(一at)一exp(一盧f)]． (9)
式中：，為雷電流；， 為雷電流幅值；t為雷電沖
擊時間；o／、p為雷電沖擊系數(shù)。
利用式(9)計算出口= 一166 666．8，盧=
一200 00，設(shè)定， 為50 kA，波形為2．6／50 s的
等效沖擊波，采用PSCAD軟件建立電源模型對沖
擊雷電流波形進(jìn)行仿真，如圖4所示。
圖4 沖擊雷電流波形仿真曲線
2．4 基于PSCAD的仿真模型及其計算
對一段長30 m 的水平伸長接地體建立基于
PSCAD的仿真模型，本文設(shè)尺f為0．05 12／mE¨]，
，．為0．5 m，h為0．5 m，采用Ⅱ型等值電路模擬
接地體，根據(jù)式(4)、(5)、(6)計算出各個元件參
數(shù)(Gl、Ci、L )，從首段注入 一為50 kA的沖
擊雷電流，在距沖擊電流源5 m處設(shè)置1個電壓
表，測得相應(yīng)的電壓波形如圖5至圖8所示。并依
次建立20 m、30 m、40 m、60 m水平接地電極在
土壤電阻率為50 Q·m、60 n·m、100 Q·m、150
Q·m 的等值電路模型，采用式(2)計算沖擊接地
電阻瞬時值，具體數(shù)據(jù)見表1。
50
40
受30
20
10
O
圖5 30 m水平接地電極在土壤電阻率
為50()／m時的電壓波形
lO0
80
耋60
40
20
0
o 10 20 30 40 50
t／Its
圖6 30 m水平接地電極在土壤電阻率為
60()／m時電壓波形
圖7 30 m水平接地電極在土壤電阻率
為100 O／m時電壓波形
450
童300
150
0
0 10 2O 3O 40 50
t／~ts
圖8 30 m水平接地電極在土壤電阻率
為150 O／m時電壓波形
第1期 康渭鏵，等：高土壤電阻率地區(qū)輸電線路接地電阻研究 49
表1 利用式(2)計算出的沖擊接地電阻瞬時值只
由表1可以看出，在接地電極長度f一定時，
尺值隨ID值的增大而增大；在10值不變時，尺值
隨，的增大而減小，趨勢漸緩直至穩(wěn)定；l0值較低
時，f的變化對尺的影響較小，在這種情況下增加
導(dǎo)體長度對改善接地體的沖擊特性效果不明顯，相
反，在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)縮短導(dǎo)體長度，尺值不
會明顯增大，但10值會逐漸升高，導(dǎo)體長度的影
響趨于明顯。
3 結(jié)束語
接地電極的沖擊特性直接決定了雷電流的流
散，也決定了電力系統(tǒng)和建筑物的防雷性能。對接
地電極沖擊特性的研究，有助于更好地進(jìn)行防雷研
究與設(shè)計。本文建立了水平接地電極的Ⅱ型等值
電路，利用PSCAD進(jìn)行仿真，得出以下結(jié)論：
a)在接地長度一定時，接地電極沖擊接地電
阻將隨土壤電阻率的增大而增大。
b)在土壤電阻率不變時，接地電極沖擊接地
電阻將隨接地體長度的增大而減小，慢慢趨于平穩(wěn)
直到穩(wěn)定。
參考文獻(xiàn)：
[門季皓．基于雷電定位系統(tǒng)的電網(wǎng)防雷研究rJ]．華東電力，
2009，37(6)： 0978—0981．
JI Hao． Lightning Protection Research of Power Network
Based on Lightning Location System[J]．East China Electric
Power，2009，37(6)：0978．0981．
[2]沈培坤，劉順喜．防雷與接地裝置[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版
社．1996．
[3]何金良，曾嶸．電力系統(tǒng)接地技術(shù)[M]．北京：科學(xué)出版社，
2007．
[4]連春雨，應(yīng)朝龍，石永山．接地體的沖擊電阻的分析與計算
_J]．海軍航空工程學(xué)院學(xué)報，2006(4)：497—500．
[5]孫建文，楊彩珍．認(rèn)識沖擊接地阻抗做好防雷接地工程EJ]．
山西氣象，2002(1)：31—32
SUN Jianwen，YANG Caizhen．Understanding Impact Grounding
Impedance，F(xiàn)inishes Grounding Project of Lighting Protection[
J]．Shanxi Meteorological Quarterly，2002(1)：31．
32
[6]李景祿，胡毅，劉春生．實(shí)用電力接地技術(shù)[M]．北京：中國
電力出版社，2002．
[7]高延慶 土壤沖擊擊穿機(jī)理及接地系統(tǒng)暫態(tài)特性研究[D]．北
京：清華大學(xué)電機(jī)系，2004．
[8]GERI A，GARBAGNATI E，VECA G M，et a1．Non．1inear
Behaviour of Ground Electrodes Under Lightning Surge Cur—
rents：Computer Mod eling and Comparison with Experimental
Results[J]．IEEE Trans．on Magnetics，1992，28(2)：1442．
1445．
[9]解廣潤．電力系統(tǒng)接地技術(shù)[M]．北京：中國電力出版社，
1991．
[10]曾永林．接地技術(shù)[M]．北京：水利電力出版社，1979．
[11]DOMMEL H W．電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)計算理論[M]．李永莊，
林集明，曾昭華，譯．北京：水利水電出版社，1991．
作者簡介：江全才(1962)，男，湖北武漢人。副教授，工學(xué)碩士，
長期從事輸電線路工程、工程概預(yù)算等研究。
(編輯鐘關(guān)玲)
(上接第8頁)
礎(chǔ)理論研究[J]．中國電機(jī)工程學(xué)報，2005，25(22)：21—26．
LI Yansong， GU0 Zhizhong， YANG Yihan， et a1． Research
on the Basic Theory of Adaptive Optical Current
Thansducer[J]．Proceedings of the CSEE，2005，25(22)：
21—26．
[27]李偉凱．基于因瓦合金電容分壓式光纖電壓互感器研究[D]．
秦皇島：燕山大學(xué)，2006．
[28]劉豐，畢衛(wèi)紅，于建云．基于逆壓電效應(yīng)和模問干涉的電壓
互感器設(shè)計[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2008，32(11)：90—94．
LIU Feng，BI W~hong，YU Jianyun．Design of a Hi曲Voltage
Transducer Based on Modular Interference and Converse
Piezoelectric Effect[J]．Power System Technology，2008，32
(11) ：90．94．
作者簡介：謝瓊香(1987) 女，廣東河源人。在讀碩士研究生，研
究方向?yàn)閿?shù)字化變電站中的電子式互感器。
(編輯 闞杰)

網(wǎng)友評論 more

電力安全論文最新內(nèi)容

03-05