连续冲击电流入地时波头时间对地中线缆电磁干扰的影响研究

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雷电活动观测数据显示,雷电流多为连续冲击电流,且继后回击电流往往较首次回击电流持续时间更短,波形变化更快。此时,雷电流经独立接地极入地散流过程中将对附近地中二次线缆造成电磁干扰,从而导致保护设备出现误动或拒动并引发事故。研究表明,雷电流入地散流过程中土壤内部会出现明显的冲击放电区域,该区域空间结构的不同将对电磁干扰过程造成显著影响。因此,论文开展了连续冲击电流入地散流时,其波头时间对地中线缆所受电磁干扰的影响研究,着重探讨了考虑放电区域结构条件下冲击电流波头时间对地中线缆电磁干扰的影响规律。论文的主要研究工作和成果如下:(1)建立了连续冲击电流作用下地中线缆电磁干扰试验观测平台。该平台可实现冲击波形、间隔时间可控的连续冲击电流输出以及试验过程中土壤放电通道X射线图像与所需电压电流波形的获取。依据线缆屏蔽层的不同接地方式,分别设计了容性与感性耦合的模拟试验方案,并通过测量线缆屏蔽层耦合电流来表征电磁干扰强度。试验结果表明,连续冲击电流中首次冲击产生的容性与感性耦合电流均随波头时间减小而显著增大。在论文试验条件下,当首次冲击波头时间从12μs缩小到4μs时,容性耦合电流将增大至原4.6倍,感性耦合电流将增大至原2.5倍。(2)观测并总结了连续冲击电流作用时不同间隔时间条件下土壤冲击放电区域的典型空间结构特征,对比分析了该区域为单通道和双通道结构时继后冲击对地中线缆电磁干扰的影响因素的区别,得到了连续冲击电流产生的土壤放电通道空间结构对地中线缆所受电磁干扰的影响规律。(3)对比分析了连续冲击电流作用下首次冲击与继后冲击散流过程中地中线缆屏蔽层耦合电流的变化规律,提出了继后回击下电磁干扰更为严重的本质在于继后回击电流波头时间缩短的同时叠加了土壤冲击放电区域结构的影响,从而揭示了以雷电流首次冲击参数为基准进行变电站雷电干扰屏蔽设计时,雷电流电磁干扰仍旧可能造成事故的原因。
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