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随着特高压电网建设,输电线路的电压等级不断提高,输电线路的雷害事故在电力系统事故中的比重越来越大,高压输电线路防雷成为重要的研究课题。输电线路杆塔接地情况的好坏关系到输电线路的耐雷水平,当接地体发生腐蚀或外伤断裂时,其工频接地电阻可能没有明显的变化,但强大的雷电流入地时杆塔接地散流不畅,严重影响输电线路的防雷效果。因此,正确的认识杆塔接地冲击阻抗的有关特性,尤其是接地体锈蚀对接地阻抗的影响,对输电线路防雷具有重要意义。
有关接地系统研究较多的是接地体的冲击接地电阻的计算和分析,其所得到的冲击接地电阻可能比实际的冲击接地阻抗小,不能反映冲击电流作用下接地电极上表现的阻抗最大值,按计算得到的冲击接地电阻设计的杆塔接地系统难以有效保护设备。为此,论文首先采用电磁暂态计算程序(ATP-EMTP)对几种典型杆塔接地体装置进行仿真分析,分别建立了水平杆塔接地体和垂直杆塔接地体的ATP仿真模型,对影响接地体冲击特性的因素进行仿真实验分析,得到杆塔接地体的冲击阻抗与时间的关系曲线,研究得出了冲击接地阻抗与冲击接地电阻数值不同,分析了这种情况的原因,并研究了接地体腐蚀对其冲击接地阻抗的影响。然后采用时域有限差分算法(FDTD)对杆塔接地体的冲击接地阻抗进行理论研究,分析了接地体尺寸,土壤密度,周围附近的存在的金属导体等因素对接地体冲击接地阻抗的影响。最后对ATP-EMTP和FDTD算法两种分析方法得到冲击接地阻抗特征的结论进行综合,得到接地装置的雷电冲击特性。
论文在对杆塔接地体接地阻抗的研究中,对接地体腐蚀影响雷电流散流的电感量等要素的分析有一定的创新,并对传统计算公式得到的冲击接地电阻和冲击接地电阻的瞬时值一冲击接地阻抗之间的差值做了详细的研究。论文的研究成果对于工程应用有很好的实际意义。