简单接地体冲击接地参数计算方法分析.pdf

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简单接地体冲击接地参数计算方法分析
□邓战明华能伊敏煤电公司伊天矿
随着电力体制改革的不断深化,状水平接地网的接地电阻以及矩形接
其中1和m为支路的两个端点
全国联网步伐的加快和社会进步带来地网的接触电压和跨步电压。而国内对所有节点存在矩阵关系
用户对电力供应依赖性的増强,电力研究人员并不满足于现状,接地参数
四][kF
系统事故对社会造成的影响越来越大,解析公式计算方法的研究仍在不断的
σ是r条支路电压列向量,F
因此电力系统的安全稳定运行尤为重取得进展。
是n个节点电压列向量,[K]是rn
要。电力系统发生故障时,接地网将
大型变电站接地网占地面积大,的二维矩阵。当支路与节点」j相连
故障电流迅速排泄入地,控制接地网故障电流注入接地网后,电流在沿导时,[K]矩阵中的元素=0.5,其余
的最大电位升高,保证人身和设备的体流动的同时也向大地流散,全部电为0。因周固土壤的导电性及容性效
安全。雷电流的高幅值,高频率在电流由接地网流散到大地之前,在接地应,每个支路又有泄漏电流流入地
力系统接地没计中的影响不容忽视。寻体本身所经过的路径很长,因而接内,考虑所有支路的可和有:
简单接地体不等电位馍型的
地网网格导体的内阻抗不能被忽略。
T[G}?]
尤其当接地网导体材料选用电阻率和
建立
令7分成两部分,每个支蹄相
磁导率都较大的钢材时,接地网上不连的节点各一半,对所有支路和节点
国内外研究人员研究接地网工频同点的电位值相差较大,即实际接地而言
特性时,多将所研究的问题转化为研网为不等电位分布。
究直流下接地网特性。1998年1月
本文采用场路结合的方法,建立
这里门为等效节点泄漏电流列
开始实施的中华人民共和国电力行业简单接地体不等电位的模型。简卑接向量,[KF是x的转置。用节点电压
标准交流电气装置的接地》是目前地体冲击接地参数模型,需要同时考法,对整个接地网可得如下表达式:
国内接地网的设计准则,给出了接地虑导体向大地的漏电流、导体轴向电
F5r]P
电阻、接触电压和跨步电压等接地参流在导体内电阻和自感上产生的压降
其中]为节点导纳矩阵,综合
数的解析计算公式。运用这些解析计以及在导休各段之问产生的互感压降。(1)至(5)5个式子有:
算公式,可以计算均匀土壤中任意形以一个垂直埋于地下的圆棒形接地电
F]-xrqr[k--7(6)
极为例,将电极按等比级数分段,节
如果知道注入节点电流矩阵F
点编号如图1。一标准波型雷电流从
,通过式()即可求出节点电压矩阵
一个边节流入,开号体的.再求出支路电压矩阵和泄漏电
漏电流集中在每段导体中点入地。
流矩阵],即可解决接地网的等效
在接地体某点注入电流F后,电阻、跨步电势、接触电势、地表电
接地体有一定的电位。定义节点」的位分布等。
电压V是j点电位和无远点(参考
求节点导纳矩阵的关键是导体自
点)之间的差。当支路导体的长度较
阻抗,圆柱导体的自阻抗2,可表示
小时,第k段支路的电压可用下式求为:
得:
Z=2Z+ji业L
び=(7+)/2
?1简单接地体编号
M
矿业备领域的业技术谈物
ining Equipment
式中Z为导体材料決定的单位谐波可通过程序得到
阳,冲击系数大余1,因为雷电流
长度内自阻抗,与接地网中导体材料
简单接地体在雷电冲击下的流过接地体时,雷电流的幅值可能
的磁导率、电阻率及几何形状有关,电压响应
很大,会引起土壤放电,接地体的
为导体段长度,对圆柱导体段,Z
接地阻抗由于受到高频雷电波的作
可表示为:
求解简单接鈍体在电冲击下的用,所呈现的接地阻抗与直流接地
电压响应的思想
电阻不同。
yop「a(a
2Vuo,ルH( a jwa, p.)(8)
简单接地体在雷电流作用下的冲
将不同长度的简单接地体分不同
击响应和在直流、工频电流作用下的段进行冲击接地阻抗的计算可知:对
式中uc和oe分别为导体的磁响应的解法相似。一般来讲,接地阻同一长度的接地体分段数越多,冲击
导率和电导率,α为圆柱导体半径,抗总可以写成Ro+jwML的形式,可见接地阻抗越接近真实值。因为雷电流
b和山分别为修正的第一类零阶和一接地阻抗是一个和频率有关的量。因在导体中流动的过程中.从导体表面
阶贝赛尔函数。し为等效圆柱导体轴此,可以将雷电流分解为各个频率分各点向大地散流,而分段数越多,散
线的细线段与导体表面的细线段之间量,分别求解各个频率下的电压响应。流点越多,和实际情况越接近。接地
的互感,可由下式计算
再将各个频率下电压响应选加,求出体越长,冲击接地阻抗越小,而且长
雷电流作用下简单接地体的冲击电度增加到一定程度,继续增长,冲击
と。』「。我折なリ(の压响应。根据冲击接地阻抗的定义,接地阻抗減小得很小。说明了随着长
Ani F
将雷电流作用下简单接地体上的最度的增加,散流作用增强,但增长接
式中1和分別为导体轴线的大电压值与雷电流的最大值之比作地体的长度来降阻仅在一定范围内效
细线段与导体表面细线段的路径,为此节地体的冲击接地阻抗。根据果好。
r为源点与场点间距离。求出?后,这一思路,编写了求解简单接地体
综上所述,由于我国普遍采用
用电路知识即可求出γ矩阵
在雷电流作用下的冲击接地参数的钢材做接地,因此在接地设计中应按
该数学模型全面地考虑了导体电程序
不等电位情况计算。由于受到高频雷
阻、自感和导体间的互感,计算结果
实例分析
电波的作用,接地体呈现的是冲击阻
符合实际。
抗,它是一个与注入雷电波的频率有
雷电波横拟及付氏分解
以一垂直埋于地下的钢制圆棒接地关的量。应首先将雷电波进行傅立
电极为例。设土电阻率为10092·m,叶分解,然后将接地体在各个频率
为方便起见,在对最终结果影导体电阻率为1.7*10'·m,磁下的电压响应选加,再求解相应的
响可忽略的前提下,本文采用一个三导率为4x10,长度6m,半径冲击接地参数。简单接地体在雷电
角波来代替标准雷电波进行模拟计算。0.00635m,接地电极按等比级数划流作用下冲击电压响应模的最大值
雷电波幅值am=1000,波头时间分为9段,等比系数为0.5,雷电流出现的时刻不一定是雷电流最大的
26kS,波长50uS。50uS后雷电幅值1000A。经程序计算可知:筒时刻。对同一长度的接地体分段数
波值取很小的值。
单接地体在雷电流作用下冲击电压响越多,所得的冲击接地阻抗越接近
为计算简单接地体在标准霤电波应模的最大值并不等于雷电波幅值时真实值。随着长度的增加,接地体
作用下的冲击电压响应,须将雷电波的电压值,说明了接地体上最大电压散流作用増强,冲击接地阻抗减小,
进行付氏分解。为了说明问题,图中出现的时刻不一定是电流最大的时但用増长接地体的长度来降阻仅在
仅分解出了部分频率雷电波,其他次刻;冲击接地阻抗略大于直流接地电一定范围内效果好。WE