水平接地体的雷电冲击特性研究
风电场接地系统雷电冲击特性的研究
风电场接地系统雷电冲击特性的研究摘要：作为一种可再生的清洁能源，风能在各个领域都有所应用，而随着一座又一座风电场的建设，风电机组的运行问题逐渐凸显了出来，成为了在建设风电场的过程中必须要考虑的问题之一。
笔者结合多年工作经验，深入分析并研究了风电场接地系统雷电冲击特性，希望为相关专业人员提供借鉴和参考。
关键词：风电场；接地系统；雷电冲击特性1风电场的总体布局图1展示的是风电场主要结构的布局图，经由风电机组产生的电能需要进行两次升压操作。
第一次升压需要利用一个升压箱变设备，将风电机组产生的电压提升到35kV，第二次则需要变电站的变电器，变压器需要将第一次升压后的电压提升到110kV或者更高的电压，再将其送进电力系统中。
图1风电场主要结构布局图图2展示的是风机接地网设备简图。
风机接地网整体呈现出一个圆环的形状，为了减小接地的电阻，需要将接地网和风机基础使用接地扁钢连接在一起，并且参考实际的需要铺设合适的垂直接地极。
这样，当闪电击中风机的时候，电流便会顺着风机被导入接地网中。
而如果接地网的阻抗大的时候，在雷电传导的过程中线路会遭受较大的冲击，可能会发生故障，因而需要对风机接地网适当进行降阻，直至满足相关规范设计要求。
图2风机接地网简图2风机接地圆环不等电位模型计算原理2.1雷电流傅里叶变换雷电流波形的标准双指数表达式为：it(t)=KIm(eαt－eβt)(1)在这个表达式内：雷电流幅值使用Im来表示，而雷电流的波形则决定了K、α、β的具体数值。
为了计算方便，需要将雷电流时域形式进行傅里叶变换，下述表达式即为所获得的频域形式：2．2建立接地圆环不等电位模型圆环不等电位等效电路图如图3所示。
风机圆环接地网被划分为n段等效的微元，假设当电路发生故障的时候，从每段微元中泄露出的电流都能够被平均分配到两端，继而导入大地。
当接地网内流动着短路电流的时候，地网的各段导体微元就会产生电位，把无穷远处当作参考点，假设产生的电位是这段微元两端电位和的二分之一，那么当n足够大时，就能够认为电位平均地散布在了这些导体微元上。
隧道施工电气设备接地方式探讨
隧道施工电气设备接地方式探讨公路隧道地处山区，地形复杂，地域较大，而隧道机电系统的特点是点多、面广、线长，强弱电设备遍布整个隧道，其变电所构筑物又常常为附近最高点，这些都是雷击或雷电感应的薄弱点。
鉴于此，本文提出将隧道初期支护的锚杆经扁铁多点引出形成接地体再与隧道洞口的重复接地装置以及隧道变电所的接地装置可靠连接，形成共用接地装置，并采用拦截、屏蔽、均压（等电位连接）、加装专用避雷器和共用接地系统等综合防雷方案，对今后公路隧道的防雷工程设计、施工具有较好的指导意义。
1概述长期以来，电力安全运行及正确使用电能一直是人们关心的问题，而配电系统的正确接地及有效保护技术又是安全利用电能的重要方面。
电力系统中有两种接地方式，即中性点直接接地(亦称大电流接地系统)，另一种是中性点不接地(或经消弧线圈接地，亦称小电流接地系统)。
在110kV及以上的高压或超高压电力系统中，一般采用中性点直接接地，这是为了降低高压电器设备的绝缘水平，也可以防止在发生接地故障后产生的过电压，可免除单相接地后的不对称性。
这种接地方式下，接地故障所产生的零序电流足够使继电保护灵敏动作，所以保护可靠。
由于电气设备接地方式具有明显的保护作用，所以得到了大范围的应用，在很多工程施工当中都充分的应用了接地方式，隧道施工电气设备接地方式也应用的非常多。
2电气设备接地方式的优点2.1防止意外触电对工作人员造成危害在隧道电气设施日常维护中，工作人员往往要在设施带电的情况下进行维修或维护。
电气设备接地方式可以有效防止意外触电情况的发生，对于保护工作人员的生命安全有着至关重要的意义，可以有效避免意外伤害造成的严重后果，无论是对于工作人员的生命安全还是施工的安全都有着非常重要的影响。
2.2有效保护电气设备设施电气设备接地方式对于设备设施的有效安全运行有着非常重要的意义，电气设备接地方式可以有效避免雷击等造成的危害，降低系统对地绝缘的要求。
当发生雷击时，配电线路感应产生大量的电荷，此时良好的接地系统可将雷电产生的电荷导入大地，降低供电线路上的瞬态冲击电压，从而有效避免供电线路和设备被击穿而造成的人员和经济损失。
接地冲击 散流试验
接地冲击散流试验
接地冲击散流试验是电气设备在遭受雷电冲击时的一种重要试验方法。
这种试验旨在评估设备在雷电冲击下的耐受能力，以及其对地的绝缘性能。
这项试验通常包括两个部分，接地冲击试验和散流试验。
接地冲击试验主要是通过施加高能量的电压脉冲来模拟雷电冲击，以评估设备的绝缘能力和对地的连接性能。
这可以帮助确定设备在雷电冲击下的耐受能力，以及其对地绝缘系统的有效性。
通过这项试验，可以确保设备在雷电冲击下不会因为绝缘故障而受损或造成安全隐患。
散流试验则是评估设备在雷电冲击下的散流能力，即设备在雷电冲击时，能够将电流迅速散去，避免对设备本身和周围环境造成损害。
这项试验可以帮助确保设备在雷电冲击下能够有效地处理电流，保护设备和人员的安全。
综合来看，接地冲击散流试验是评估电气设备在雷电冲击下的安全性能的重要手段，通过这项试验可以全面了解设备在雷电环境下的表现，从而确保设备在实际使用中能够安全可靠地运行。
改进型杆塔接地装置的雷电冲击特性计算分析
资源降低杆塔冲击接地 电阻 ，并从多方面考虑了结构对接 地体散流特性 的影响，谨慎地使用垂直地桩 ，从 而节约 了
材料 ，具有较好 的经济性能 。对于现场不适合填埋四面放
射性 电极的地 区，可采用两面伸长结构的接地极 ，适 度加 长伸长部分和垂直接地柱 ，以满足接地 电阻值要求 。
闸现象 ，需要在实践 中寻求改进 。
［ 摘要］ 杆塔接 地装置的冲击 电阻大小直接影响输 电线路安全 ，针对新疆伊 犁地 区特殊 的地理环境 ，设 计 了一种 改进 型杆塔接地 装置。采用 Ａ ＴＰ － Ｅ ＭＴ Ｐ仿真计算的方法对杆塔接地 装置 的雷 电冲击特性进 行 了研 究 ，并与 当前
普遍使 用的接 地电体模 型进行对 比，证 明该接 地装置在不改 变接地装置 总占地 面积的情况 下具 有更好 的雷 电
冲击特 性 ，可用于 高土壤 电阻率 区域。
关键词 输 电 线路 接 地 装 置 冲 击 接 地 电 阻 Ａ Ｔ Ｐ － Ｅ ＭＴ Ｐ 模 拟 试 验
０ 引 言
有效降低杆塔 冲击接地 电阻是确保 电力系统安全 ，提 高线路耐雷水平 的重要措施 。铺 设接地 电极需要考虑 杆塔 所在地 区的环境 因素 ，综合考虑工程实际情况 。 目前 常用 的接地装置不能完全满足 防雷需求 ，出现 了一ｅ 为 土 壤 相 对 介 电常 数 ，在 实 际计 算 中取 ８× １ ０ ；￡ 。 为空气相对介 电常数。
图 ２中 ，口 一ｌ Ｏ ｍ、ｌ ＝２ ０ ｍ、ｄ 一１ ． ５ ｍ，标有 “ × ”的
节点连接有垂直接地棒 （ 长为 １ ． ５ ｍ，埋深 ｈ为 ０ ． ８ ｍ） 。该 接地装置可在不增加射线长度的情况下 ，利用有 限的土地
义，可以认为它们不随火化效应放电区域的变化而变化 。由
风力发电机的雷电绕击分析与防护
风力发电机的雷电绕击分析与防护风力发电因其清洁无污染、可永续利用等特点，对于调整我国能源结构、加强资源节约利用、促进生态环境保护、推进经济可持续发展意义重大。
我国幅员辽阔，风能资源丰富，发展风力发电优势得天独厚。
为了能保障风机发电系统在一个可靠的环境下安全运行，对风机采取相应的雷击保护措施是不可避免的。
对此，本文针对风力发电机雷击及其防护进行了研究，以雷击风机桨叶暂态特性仿真分析为案例，提出了防雷整改措施，希望为雷击事故应对和处理提供参考。
标签：风力发电机；雷电绕击；防护风力发电是将风能进行较为直接地开发利用，风电场一般建立在山顶、荒漠、滩涂等自然地理环境复杂且容易受到雷电灾害影响的地方，雷击事故时有发生，风力发电的蓬勃发展正在受到日益严重的雷电灾害的威胁。
国内外相关案例都表明雷击是严重威胁风力发电场安全的主要问题之一。
雷电击中风机后，雷电流将会对风机叶片等结构造成严重破坏，导致高昂的经济损失，如维修费用、人工成本和停运损失等。
为避免雷击事故中雷电流对风机的损害，风电场的雷击防护至关重要。
一、雷电放电概述雷电具有非常强大的爆发力，也具有很大的随机性，雷电的放电主要是雷云和雷云之间或者雷云内部进行的，其中雷云放电是在某些适当的地理和气象条件下，由于比较强烈的潮湿热气流不断上升进入稀薄大气层后冷凝的结果。
雷云对地放电是从下行先导放电阶段开始的。
如今的风电机组容量已经从几百千瓦扩大到兆瓦级的，高度也已经达到了一百多米，属于高体结构，其雷云在下行先导通道中负电荷的感应作用下，风电机组会出现感应正电荷。
当下行先导头部接近机组时，风机的叶片尖端部分会发生畸变作用，伴随着电场强度快速扩大，附近的大部分空气产生游离，就会发生上行先导。
其中上升放电先导是分布正电荷，向上的速度是（0.05～1.2）×106m/s。
接着上升先导和下升先导在空气中会合之处就产生了回击放电，于是风机就遭受了雷击，会合之处就是雷击点。
防雷知识系列-雷击闪电的特性
防雷知识系列（二）－雷击闪电的特性雷击闪电的特性(1)雷电流的特性雷电破坏作用与峰值电流及其波形有最密切的关系。
雷击的发生、雷电流大小与许多因数有关，其中主要的有地理位置、地质条件、季节和气象。
其中气象情况有很大的随机性，因此研究雷电流大多数采取大量观测记录，用统计的方法寻找出它的概率分布的方法。
根据资料表明，各次雷击闪电电流大小和波形差别很大。
尤其是不同种类放电差别更大。
为此有必要作如下说明。
由典型的雷雨云电荷分布可知，雷雨云下部带负电，而上部带正电。
根据云层带电极性来定义雷电流的极性时，云层带正电荷对地放电称为正闪电，而云层带负电荷对地放电称为负闪电。
正闪电时正电荷由云到地，为正值，负闪电时负电荷由云到地，故为负值。
云层对地是否发生闪电，取决于云体的电荷量及对地高度或者说云地间的电场强度。
云地间放电形成的先导是从云层内的电荷中心伸向地面。
这叫做向下先导。
其最大电场强度出现在云体的下边缘或地上高耸的物体顶端。
雷电先导也可能是从接地体向云层推进的向上先导。
因此，可以把闪分成四类，只沿着先导方向发生电荷中和的闪电叫无回击闪电。
当发生先导放电之后还出现逆先导方向放电的现象，称为有回击闪电。
上面讲到一次雷击大多数分成3～4次放电，一般是第一次放电的电流最大，正闪电的电流比负闪电的电流大。
这可以从图1.2典型的雷雨云中的电荷分布得到理解。
电流上升率数据对避雷保护问题极其重要，最大电流上升率出现在紧靠峰值电流之前。
习惯上用电流波形起始时刻至幅值下降为半幅值的时间间隔来表征雷电流脉冲部分的波长。
雷电流的大小与许多因素有关，各地区有很大区别，一般平原地区比山地雷电流大，正闪电比负闪电大，第一闪击比随后闪击大。
(2)闪电的电荷量闪电电荷是指一次闪电中正电荷与负电荷中和的数量。
这个数量直接反映一次闪电放出的能量，也就是一次闪电的破坏力。
闪电电荷的多少是由雷云带电情况决定的，所以它又与地理条件和气象情况有关，也存在很大的随机性。
防雷考试题库（参考）
防雷考试题库（参考）题库1⼀、填空题：1、建筑物的防雷应根据其重要性、使⽤性质、发⽣雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。
5、有⼀座属于⼀类防雷建筑物的⾼层⼤厦，⾼度为92 ⽶，在此应采⽤以下防侧击雷措施：从30 ⽶起每隔不⼤于 6 ⽶沿建筑物四周设⽔平避雷带并与引下线相连；30 ⽶及以上外墙上的栏杆、门窗等较⼤的⾦属物与防雷装置连接。
6、建筑物的防雷区⼀般可划分为LPZ0A 、LPZ0B 、LPZ1 、LPZn+1 等区。
7、等电位连接的⽬的在于减少需要防雷的空间内各⾦属系统之间的发⽣⽕灾及爆炸危险以及⼈⾝事故。
8、防雷击电磁脉冲，采取的主要措施有合理选⽤和安装SPD 、做符合要求的等电位连接。
9、第⼀、第⼆、第三类防雷建筑物⾸次雷电流幅值分别为200 KA、150 KA、100 KA，其雷电流陡度di/dt分别为20 KA/µs、15 KA/µs、10 KA/µs。
10、办理新建筑物的防雷⼿续，须提交设计说明、防雷接地平⾯图及⼤样图、均压环设计图及⼤样图、天⾯图及⼤样图（包括避雷针、带、⽹及其它）、设备布置图、建筑物⽴⾯图、总配电系统图。
题库2⼀、填空题1、建筑物防雷设计，应在认真调查地理、地质、⼟壤、⽓象、环境等条件和雷电活动规律以及被保护物的特点等的基础上，详细确定防雷的形式及其布置。
2、现代防雷技术的基本原则安全可靠、技术先进和经济合理。
防雷保护的对象是⼈⾝、⽂物和财产。
3、建筑物应根据其重要性、使⽤性质、发⽣雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。
4、各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵⼊的措施。
5、第⼀类防雷建筑物滚球半径为30 ⽶，第⼆类防雷建筑物滚球半径为45 ⽶，第三类防雷建筑物滚球半径为60 ⽶。
6、第⼀类防雷建筑物引下线间距不应⼤于12 ⽶，第⼆类防雷建筑物引下线间距不应⼤于18⽶，第三类防雷建筑物引下线间距不应⼤于25 ⽶。
7、第⼀类防雷建筑物天⾯⽹格应不⼤于5⽶× 5⽶或6⽶× 4⽶；第⼆类防雷建筑物天⾯⽹格应不⼤于10⽶× 10⽶或12⽶× 8⽶；第三类防雷建筑物天⾯⽹格应不⼤于20⽶× 20⽶或24⽶× 16⽶；8、某加油站泵房应划为⼆类防雷建筑物，汽油⾦属罐罐壁厚度应不⼩于 4 毫⽶。
基于IEC_标准的风电场接地电阻的计算
用降低排烟热损失的方式即可。
如果需要达到快速拉升的效果，采用降低化学未完全燃烧热损失的方式更好。
2.3 控制散热损失降低散热损失可以提升锅炉效率的原理如公式（5）所示。
DD LD L L LQ q Q q Q Q Q q Q Q q q q 555555∆+=∆+=′=′∆+=′∆−=′ηη（5）式中：q'5为优化后的散热损失热量；q 5为散热损失；∆q 5为减少的散热损失；Q L 为锅炉的有效利用热量；Q'L 为优化后的锅炉有效利用热量；Q D 为燃料带入锅炉内部的热量；η为锅炉的效率；η'为优化后的锅炉效率。
在设计上控制保温外表面的温度，施工过程中严格按照图纸要求控制保温敷设的质量，可以使散热损失控制在一个比较理想的范围内。
从理论上分析，锅炉容积越大，比表面积（面积与容积之比）越小，散热率反而下降。
因此大机组的散热损失率低于小机组。
散热损失较难进行测量，一般选用经验值进行计算。
根据文献资料，300t/h~450t/h 锅炉的q 5取值为0.35%~0.4%，本工程锅炉蒸发量为420t/h ，散热损失应与次数据接近并略优一些。
考虑汽轮机THA 对应的锅炉蒸发量并没有达到BMCR ，因此根据锅炉负荷率对散热损失进行修正，推荐取0.40%。
3 结论城市规模的扩大使锅炉使用数量大幅度增加，提升锅炉效率可以有效降低能源消耗。
通过优化技术措施，有效降低锅炉的各项热损失，提高锅炉热效率。
采取有效措施后，本工程锅炉进行煤气混烧时，锅炉热效率计算值可超过90%（计入煤气加热器的回收热量），处于目前类似项目的前列。
参考文献[1]田园园，廖清芬，刘涤尘，等.面向综合能源供给侧改革的城市配网规划方法[J].电网技术，2016，40（10）：2924-2933.[2]胡超，严祯荣，王莉，等.燃气锅炉热效率不确定度建模与测量方法选择性研究[J].锅炉技术，2023，54（3）：16-21.[3]董龙标，刘效洲，朱光羽.基于遗传算法的生物质颗粒锅炉的热效率优化分析[J].冶金能源，2023，42（1）：27-30.风电场防雷是风电场运行维护中的重要部分，其重要性在于确保风力发电机组和相关设备在雷电活动中能够有效排除雷电放电的影响，从而保障设备的安全性、可靠性和寿命。
接地网格的雷电冲击特性_高延庆
同参数对暂态性能的影响 , 通常要用 到最大暂态 GP R (地电位升), 即电流注入点的 GP R 。最大暂 态 GPR 给出了暂态周期中接地导体与远处大地之 间最大的可能电压值 , 这在 EMC 研究中是特别关 注的 。
另外经常用来描述接地系统性能的参数是冲击 接地电阻 。 冲击接地电阻定义为接地体上最大冲击 电压和最大冲击电流的比值
度为土壤的临界击穿场强 , 则各段的等值半径可通
过下式求得
Ji
=
Ec ρ
=
Δii 2πri Δl
ri
=
Δii 2πJ i Δl
(4)
— 10 —
式中 Ji ———通过第 i 段导体流散的电流密度 Δi i ———通过第 i 段导体流散的电流 Δl ———每段导体的长度 E c ———土壤临界击穿强度
— 11 —
《 电工技术杂志》 2002 年第 12 期 接地网格的雷电冲击特性
易。 同时 , 从图 9 还可以看出 , 相同面积的接地网
在其有效面积内的 导体间距越小 (即导体数 目越 多), 不但可以降低最大暂态 GPR , 同时最大暂态 GPR 的持续时间也会变短 。这一点对于雷击发 、 变电站及输电杆塔时 , 降低其对附近的电力 、 电子 设备所产生的电磁干扰有着重要的意义 。
本文的分析基于土壤的均匀性与各向同性的假设。ຫໍສະໝຸດ 2 考虑火花放电的等效电路模型
雷击线路及杆塔时 , 雷电流经杆塔由接地装置
流散到大地中去 。 接地装置在冲击电流的作用下 ,
在其周围产生瞬变电磁场 , 在土壤中产生的场强为
E =Jρ
(1)
式中 J ———电流密度
ρ——— 冲击 电流 流过 时土 壤的 电阻 率
雷电基础及雷电活动特性3
5.4、关于绕击率的问题
5.5、关于反击率的问题
为了防止雷击电流流过防雷装置时所产生的 高电位对保护物的建筑物或其有联系的金属物发 生反击，应使防雷装置与这些物体之间保持一定 的安全距离。根据《建筑物防雷设计规范》中的 有关规定，安全距离按电阻电压降和电感电压降 相应求出的距离相加而得。地上部分的安全距离 为：
5.7、关于雷击大地年平均 密度公式的研究
电监测系统监测到的雷击大地年平均密度值与规范
给出公式计算的均有较大差异。根据资料研究表明： 年平均云地闪电次数与年平均雷暴日数相关性最高 （相关系数为0.8521）出现在观测台站周围18km范 围内，因此，选取雷电监测定位系统理论探测效率 在95%以上的气象台站的年平均雷暴日数和台站周 围18km范围内的雷击大地年平均密度值绘制下图， 经统计计算，拟合了幂函数曲线（见下图），其表 达式为： NG=0.029Td1.5
5.2、雷电流波形描述
5.2.1 雷电流波形
大量的实测结果显示，各种形式的雷击电流 脉冲可以简化为三种简单的基本雷击电流脉冲， 即首次短时雷击、后续短时雷击和长时间雷击。 其中首次短时雷击和后续短时雷击的波形基本相 似，实际上经常归纳为短时雷击和长时间雷击两 种基本雷电流波形。短时雷击电流大致呈单极性 的脉冲波形。主要可采用三个参数来表示，即雷 电流的幅值、波头时间和半幅值时间（图1.19）。
5.6、关于人工观测雷暴最远 距离问题
系数随着统计范围的增大而增大。当统计范围为 18km时，观测人员能听到的雷暴数与18km范围内实 际发生的雷暴数基本一致，所以，18km范围内的雷 暴日数与云地闪电次数相关系数最大。相反，在 18km-40km范围内，随着统计范围的增加，观测人 员能听到的雷暴数越来越小于统计范围内实际发生 的雷暴数，因此，雷暴日数与云地闪电次数的相关 系数随着统计范围的增大而减小。而在18-40km范 围内，尽管相关系数呈直线下降趋势，但年平均云
输电线路杆塔接地体的电流和能量负荷特性研究
输电线路杆塔接地体的电流和能量负荷特性研究发布时间：2022-12-25T06:41:29.993Z 来源：《中国电业与能源》2022年16期作者：杨东张梁[导读] 为确保在雷击、短路等故障下杨东张梁云南电网有限责任公司昆明供电局云南昆明 650000摘要：为确保在雷击、短路等故障下，接地设备应具备充分的通流能力，接地电阻小，耐腐蚀能力强。
在实际操作中，因输电线路杆塔接地截面和通流能量密度的选取不当，造成了通流不足熔断等事故，对电网的安全运行产生了重大影响。
传统上，关于杆塔接地体的研究多以减少接地电阻为重点，很少考虑其通流能力；其次，不同电压等级的输电线路，不同故障位置、不同故障类型，对接地导线的电流需求也不同。
针对不同电压等级的输电线路，对杆塔接地系统的通流需求进行了分析，分析了各电压等级输电线路的主要参数，并选择了具有代表性的线路参数；采用ATP-EMTPEMTP模拟软件对110~1000kV的直流输电线路进行了模拟；其次，选择了输电线路中最常见的雷击和短路故障，均匀地选择11座杆塔作为故障发生点，并对不同杆塔位置接地故障、雷击杆塔时注入接地的电流、能量负载等进行了数值模拟，得到了故障情况下各杆塔接地的通流特征。
关键词：杆塔接地体；注入电流；通流能量；能量负荷；沿线分布特性研究发现，当单相接地短路时，随着电压等级和输送能量的增加，流过塔地的电流和能量也随之增加；在变电所出口杆塔受雷击时，输入到地面的电流和能量最少；在相同电压等级下，在不同地点的杆塔发生单相接地故障时，通过杆塔的电流和能量沿着杆塔呈“∪”形分布，通过导线中部的杆塔接地电流和能量最少；在不同地点受雷击的杆塔，其雷电流的绝对值为“∩”形分布，而能量则呈“∩”形分布。
由此可以看出，由于线路短路或遭受雷击的地点不同，输入到塔中的电流、能量也会有很大的差别，因此，接地的剖面和布局要有差别。
为不同电压等级、不同线路位置的杆塔进行不同的差异性设计提供了依据。
风力发电场防雷接地技术
风力发电场防雷接地技术摘要：雷电对风扇的危害包括直雷、雷电感应和雷电波侵入。
雷击具有随机性强、破坏力强的特点，风电机组不可能完全避免遭雷击。
因此，采取有效措施减少累积破坏是每个风电场面临的最重要问题。
对于风力发电来说，良好的接地系统对于在发生雷击时尽快将雷击电流释放到地面是非常重要的。
关键词：风力发电场；接地电阻；防雷保护；雷击是影响风电机组乃至整个风电场安全运行的重要因素，因此对风电场的防雷接地的研究具有重要的现实意义。
结合实际风电场分析了风机雷击事故的破坏机理，针对实际风机接地电阻阻值要求和接地电阻的影响因素，对接地系统进行了研究，并对接地电阻进行了计算，提出了接地设计中应该注意的问题。
一、风力发电场机组接地要求1.接地装置材料的选择。
一般来说，风力发电机组接地装置都是由结构钢制作而成，但如果土壤电阻率相对较高，应该及时采取有效的方法，应用特殊的接地装置材料，诸如长效防腐降阻剂等。
选择材料的时候必须仔细检查材料，不能有粗细不均或锈蚀的现场。
垂直安装的接地体一般是由钢管或角钢制作而成，角钢制作接地体具有成本低、制作过程便捷等特点，但散流效果不够理想。
所以针对土壤电阻率较高的地区，接地装置通常是由钢管制作而成，钢管制作而成的接地装置具有更长的使用寿命，具有较好的防腐效果。
2.技术要求。
（1）所有风电机完成接地网施工后必须单独进行电阻值的测试。
一旦发现测试结果不理想，立即按照涉及要求进行完善。
（2）控制接地体埋深和施工最终夯实地面的距离>1.0m，接地体完成买入后，必须进行分层夯实。
（3）不管是接地体和引线之间，还是接地体之间，都必须做好防腐处理工作。
（4）为了对接地装置进行检测，需要设置测量井。
（5）在进行直埋电缆沟内施工的过程中，应该格外注意电缆的保护。
二、风电场接地系统结构同其他的电力系统一样，风力发电系统必须接地，从而在电气设备和大地之间建立起低阻抗的电气贯通，以确保机组的可靠运行。
高压输电线路的雷电防护论文
高压输电线路的雷电防护论文高压输电线路的雷电防护论文合理选择高压输电线路的路径在某些地区，高压输电线路会非常容易遭受雷击，如果在确定高压输电线路的路径时能够有意避开雷击高压区，或者是加强这些地区高压输电线路的防雷措施，那么就可以极大地提高气耐雷水平。
一般说来，易击区主要是以下地段：（1）雷暴走廊，如顺风的河谷、顺风的峡谷和山区风口等；（2）四周都是山丘的潮湿盆地，如铁塔周围有水库、鱼塘、沼泽地或灌木，附近又有蜿蜒起伏的山丘等处；（3）地下有导电性矿的地面和低位较高处；（4）土壤电阻率有突变的地带，如稻田和山坡的交界处、地质断层地带、岩石与土壤的交界处、岩石山脚下有小河的山谷等地；（5）土壤电阻率差别不大（如有良好土层和植被的山丘）时，突出的山顶或山的向阳坡等地。
架设避雷线架设避雷线是高压输电线路雷电防护的最基本措施，旨在当雷电直击高压输电线路时，通过分流一部分雷电流来降低流入杆塔的雷电流和导线上的感应过电压。
在实际操作中，为了提高避雷线对高压输电线路的保护作用，保证雷电不致绕过避雷线而直接击中导线，应该减小绕击率，并且避雷线对边导线的保护角宜在20~30°。
一般说来，输电线路的电压越高，那么采用避雷线的效果愈好，当输电线路电压等级逐渐下降时，架设避雷线的效果会逐渐减弱。
装设自动重合闸自动重合闸对于提高瞬时性故障时供电的连续性、双侧电源线路系统并列运行的稳定性，以及纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸，都显得十分重要。
作为高压输电线路雷电防护的重要措施，装设自动重合闸能够使得雷电直击高压输电线路时所造成的闪络和工频电弧在线路跳闸后迅速去电离，通过确保线路绝缘的完整性来降低线路雷击所造成的停电事故。
在高压输电线路的安全和稳定运行中，装设自动重合闸发挥着举足轻重的作用，但是巡检人员要加强对瞬时故障的巡查和分析，一旦发现瞬时故障要及时进行处理，防止故障的蔓延和扩大。
采用消弧线圈接地方式在多雷地区，或接地电阻难以降低的地区，经常采用中性点经消弧线圈接地的方式，这样做可以使消弧线圈消除单相雷击闪络接地故障。
接地装置雷电冲击特性的大电流试验分析
接地装置雷电冲击特性的大电流试验分析【摘要】降低塔杆接地线的电阻是提高电力线路防雷维修实际效果的更有效的对策。
塔杆接地系统在大电流冲击下的地线电阻不是一个参数，而是一个随时间变化的最优控制电阻，其值受到各种原因的损害。
因此，针对大中型冲击电流发生器的应用，根据各种接地装置的敷设情况，选择现场试验，研究不同引入电流水平和不同运行规模下接地体的冲击特性。
实验结果表明，接地体的冲击特性与接地体的长度和冲击电流的大小密切相关。
对于短接地系统，冲击电流大小引起的土层水解抗压强度对其冲击特性的危害更大；随着接地体长度的逐渐增加，接地体的垂直电感的有效性得到加强，电流引入点对接地体的位置和运行规模的损坏变得越来越大。
【关键词】接地装置；雷击；冲击接地；冲击系数；土壤电离；接地测量前言随着供电系统的发展趋势，因雷击对电力线路造成的安全事故越来越多。
供电系统的运行经验表明，大多数电力线路安全事故都是由于电力线路或塔杆受到雷击而导致停电。
例如，基于电网常见故障分类的统计分析表明，在停电率较高的地区，雷击引起的停电频率约占总停电频率的40%～70%。
在电力线路的运行中，尤其许多领域在雷电和土壤电阻率高、地形复杂的地区，电力线路被雷击的故障率较高，会给社会发展造成很大的财产损失，可见，雷击是严重危害供电系统可靠运行的主要因素。
提高电力线路的抗雷能力水平，降低因雷击造成的停电率，对供电系统的安全运行具有重要的现实意义。
1、试验场地、接地体及设备概况试验场地长80m，宽30m，场地基本上都是粘土，相对密度高，含水量高。
在实验中，中共测试了三种接地装置的冲击特性。
各接地装置埋入土层时，在节点或圆心处焊接一根直径为12mm的铁棒作为电流引入线。
此外，试验中将4个直径为50mm、深度为1m的圆钢垂直接地装置作为电流回流杆打入场地的另一端，4个垂直接地装置的周长为1m方形布局。
接地装置和返回电极的部件如下图1所示。
精确测量脉冲接地线电阻的接线方案如下图2所示。
电力设备接地设计技术规程SDJ
第一章总则第二章一般规定第三章保护接地的范围第四章接地电阻第五章接地装置第六章固定式电力设备的接地第七章携带式和移动式电力设备的接地附录一人工接地体工频接地电阻的计算附录二发电厂、变电所经接地装置的入地短路电流及电位计算附录三电力线路杆塔接地电阻的计算附录四电力设备接地线截面的热稳定校验附录五土壤和水的电阻率参考值附录六接地电阻的测量方法附录七名词解释打印刷新相应的新标准:DL/T 621-97电力设备接地设计技术规程SDJ8—79中华人民共和国水利电力部关于颁发《电力设备接地设计技术规程》SDJ8—79的告知（79）水电规字第3号《电力设备接地设计技术规程》SDJ8—76于一九七六年颁发试行后，对电力设备接地设计工作起到了一定的指导和提高作用。
现根据近年来的建设经验和各单位的意见，对本规程的内容作了必要的修改和补充，并颁发执行。
在执行中如碰到问题，请告我部规划设计管理局。
一九七九年一月八日基本符号电流、电压、电位和电势I——计算用的单相接地故障电流，计算用的流经接地装置的入地短路电流，厂、所内外接地短路时流经接地装置的电流；I nax——接地短路时的最大短路电流；I z——发生短路电流I nax时，流经发电厂、变电所接地中性点的最大接地短路电流；I jd——考虑5～2023发展的流过接地线的短路电流稳定值；——低压电力网中，相线与零线之间的短路电流，向量值；I ch——通过接地体的雷电冲击电流；E w——发生接地短路时，接地装置的电位；E j——发生接地短路时，接地装置的接触电势；E k——发生接地短路时，接地装置的跨步电势；E jm——发生接地短路时，接地网地表面的最大接触电势；E km——发生接地短路时，接地网外地表面的最大跨步电势；——电力网的额定相电压，向量值。
电阻、阻抗和电阻率Z d——相线与零线回路的总阻抗，复数；Z b——变压器正序、负序和零序阻抗的算术平均值，复数；R c——垂直接地体的工频接地电阻；R p——水平接地体的工频接地电阻；R c，ch——每个垂直接地体的冲击接地电阻；R p，ch——水平接地体的冲击接地电阻；R——接地装置的工频接地电阻，单独接地体的工频接地电阻；R ch——接地装置的冲击接地电阻；——每根水平接地体的冲击接地电阻；R w——接地网的工频接地电阻；ρ——计算防雷接地装置所采用的土壤电阻率；ρb——人脚站立处地表面的土壤电阻率；ρ0——雷季中无雨水时所测得的土壤电阻率。
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第!"卷第#期!$$%年!月水&电&能&源&科&学’()*+,*-./+0*-(123.4*+ 5.67!"8.7#9*27!$$%收稿日期：!$$:;$%;#$，修回日期：!$$:;$<;!#作者简介：叶海峰（#<=!;），男，硕士研究生，研究方向为电力系统接地技术，>;?(@6：(AB#"C ).?70.?通讯作者：刘浔（#<:#;），男，教授，研究方向为电力系统接地技术，>;?(@6：D/1;6@/C -.E/70.1文章编号：#$$$;%%$<（!$$%）$#;$$F<;$B水平接地体的雷电冲击特性研究叶海峰&刘&浔（华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉FB$$%F ）摘要：为研究雷电流经水平接地体时的冲击特性，采用电磁暂态计算程序（GH3;>IH3）仿真法对水平接地体在脉冲电流下的冲击特性进行分析，得出接地体的几何尺寸和土壤电阻率对冲击接地特性的影响。
探讨了冲击电流和接地体电位达到峰值的时间差与接地体尺寸、土壤电阻率的关系。
仿真结果表明：冲击接地电阻的大小随接地体尺寸的增加而减小，趋势渐缓，直至稳定；冲击接地电阻大小与土壤电阻率成正比。
关键词：接地；冲击接地电阻；GH3;>IH3；时间差中图分类号：HI=:!文献标志码：G&&接地体在大冲击电流作用下的性能与在工频电流作用下的性能有较大的区别。
大电流将导致接地体周围的土壤电离，产生火花放电效应和电感效应［#］。
因此，研究接地体的冲击特性与研究工频情况下接地体特性的方法不同。
电磁暂态分析程序GH3;>IH3是电力系统暂态分析中使用较广的仿真工具，可模拟复杂网络和任意结构的控制系统［!］。
为研究在雷电流冲击下，土壤电阻率、接地体几何形状等因素对接地体冲击特性的影响，本文采用GH3的分析方法对水平接地体建立模型，改变参数，计算冲击接地电阻值。
!"接地体仿真模型对于水平接地体，由于其尺寸与雷电冲击波头长度可相比拟，所以必须考虑沿接地体波的流动过程。
水平接地体可按有损长线处理，电路如图#所示［#，B ］。
图!"冲击接地系统仿真原理图#$%&!"’()*+,-$(.$,%/,+01$+2345*%/036.$6%575-*+为计算水平接地体的冲击接地电阻，首先确定单位长度接地体的参数，然后利用非线性差分电路模型将水平接地体分割成由!个2"长度单元组成的等效电路，根据有损导线的分布参数公式求取接地体不同部分的参数。
图#中，#$、$$、%$和&$分别为有损导线每单位长度的电阻、电感、对无穷远零位面的电容和电导，其公式为［F ］：&$’!!!（61(!!)*+$,:#）&&（J K ?）（#）$$’"!!（61!(*+#）&&&（L K ?）（!）%$’#!&$&&&&&&&&（9K ?）（B ）式中，(，*、)分别为接地体的长度、半径、深度；#为土壤的介电系数，在实用范围内可取<M =,=:M #$N #!；"为土壤的导磁系数，在实用范围内可取F !M #$N %。
#$由于相对较小，一般忽略不计。
!&!"水平接地雷电冲击仿真系统的建立选取埋于土壤深度$7"?，长度为!$、B$、F$、"$、:$、%$?的水平接地体，从接地体的水平正中间引入幅值!$OG 、波头时间!7:"-、波长时间!$"-的冲击电流。
水平接地体冲击系统模型见图!。
图8"水平接地体冲击系统模型#$%&8"90.*401)0/$:06-,4$+2345*%/036.$6%575-*+万方数据!"#$水平接地体等值%&’仿真电路根据水平接地体的分布参数等值原理，建立相应的!"#电路见图$。
图($水平接地体等值电路图（以#)*为例）+,-"($./0,1234567,87349:;98,<95623,*=03>4-8905?,5-4347689?4!"($水平接地体等值电路仿真数据本文选取的水平接地体：!%&’、$’、(’、)’、*’、+’,；"%’-).,、#%’-),，/$%),。
代入式（0）1（$）可得单位长度/$%),的电路单元的参数为：%’%’&+2)’!3333（456）(’%*&$(70’800（956）)’%0&$&70’8*（:56）土壤电阻率选取)’、0’’、0)’!·,，当冲击电流幅值为&’;!、波头时间&-*"<、波长时间&’"<时，其雷电流仿真波形如图(所示。
图@$#)A%冲击雷电流波形+,-"@$B214:98*9:#)A%3,-;6,5-,*=03>47088456图C$不同土壤电阻率的电压波形+,-"C$B214:98*9:19362-4D;45?,::48456>9,384>,>6,143E#$计算结果及数据分析33图)为长&’,的水平接地体，当土壤电阻率为)’、0’’、0)’!·,和冲击电流源*%&’;!时，在距冲击电流源),处设置一个电压探针测得的电压波形。
#"!$冲击接地电阻数值的测量依次建立$’、(’、)’、*’、+’,水平接地体在土壤电阻率为)’、0’’、0)’!·,下的等值电路模型，可得到相应的电位升高波形。
由+.=%,,5*,（其中，,,为接地体电位升高峰值；*,为冲击电流峰值）［)］。
可计算各自情况下冲击接地电阻，见表0。
表!$水平接地体冲击接地电阻一览表&2F"!$G7;4*49:;98,<95623-8905?,5-4347689?4’>&HI 土壤电阻率#5（!·,）接地体尺寸!5,&’$’(’)’*’+’)’$-0)&-’00-)>0-&*0-’*’-200’’*-$’(-&’$-0)&-)$&-0’0->00)’2-()*-$’(-+$$-+>$-0*&-+&33由表0可看出，当接地体尺寸一定时，冲击电阻大小随土壤电阻率的增加而增大；当土壤电阻率不变时，冲击接地电阻随接地体尺寸的增加而减小，趋势渐缓，直至稳定。
#"#$冲击电流峰值与接地体电位峰值时间差的测量依次测量$’、(’、)’、*’、+’,水平接地体在土壤电阻率为)’、0’’、0)’!·,下电位达到峰值的时间，由$-%-*,8-,,可计算相应情况下时间差（表&）。
从表&可看出：当冲击电流作用在水平接地体时，电压超前于电流；时间差随着土壤电阻率的增大而减小，随着接地体尺寸的增大而增大，趋势渐缓，直至稳定。
表#$冲击电流与接地体电位峰值时间差表&2F"#$G7;4*49:6,*4?,::4845749:6;4,*=03>4’>=42A 1230425?19362-4’>=42A 12304土壤电阻率#5（!·,）接地体尺寸!5,&’$’(’)’*’+’)’’-0)’-&)’-$’’-(’’-)’’-)’0’’’-0*’-02’-&)’-$$’-(0’-(’0)’’-00’-0)’-&0’-&+’-(’’-(’·’)·33水3电3能3源3科3学3&’’+年 万方数据!"影响水平接地体冲击特性的因素!#$"冲击接地电阻接地体的长度当冲击电流幅值一定时，水平接地体冲击接地电阻将随长度增加而减小，下降的趋势逐渐减弱且趋于稳定，在接近稳定时水平接地体的冲击接地电阻几乎不再随长度的增加而减小。
这是由于当冲击电流幅值一定、水平接地体长度不同时，泄流能力强弱不同所致。
当接地体长度较短时，长度在冲击放电过程中得到充分的利用，因此接地体长度增加时泄流能力得到显著增强，从而接地体冲击接地电阻下降较快；当接地体长度较长时使其长度在冲击放电过程中得不到充分的利用，因此接地体的泄流能力增强的程度减弱，从而使接地体冲击接地电阻下降的速度减缓。
!#%"土壤电阻率水平接地体冲击接地电阻随土壤电阻率的下降而减小。
!土壤电阻率越低，电流的泄散能力越强，接地体电位越低，从而接地体冲击接地电阻越小。
"土壤电阻率越低，火花放电效应越强，冲击电流泄散得越快，接地体电位越低，从而接地体冲击接地电阻也越小。
#标准雷电波波头部分在土壤中的传播速度与土壤电阻率的方根成正比。
土壤电阻率越低，雷电波在土壤中传播的速度越慢。
土壤电阻率的下降使雷电波传播的速度变慢，对有一定长度的水平接地体在波头时间内，接地体末端产生的反射波对接地体电位的影响减弱或者根本未形成反射波，从而使接地体冲击接地电阻减小。
!#!"冲击电流与电压峰值时间差对水平接地体而言，其电路特性表现为感性。
因此，接地体电压的相位略超前于冲击电流的相位，在时域上表现为，电位达到峰值的时间超前于电流达到峰值的时间。
随着接地体长度的增加，接地体的电阻渐小，等值电路中的电感因素越明显，电压与冲击电流的相位差也越明显，因此相应的时间差渐大。
但是，随着接地体尺寸的进一步增加，接地体的长度得不到充分利用，长度对时间差的影响将渐小，故时间差趋于稳定。
&"结语!"在雷电冲击电流幅值和土壤电阻率一定时，水平接地体的冲击电阻随着接地体的长度增加而减小，趋势渐渐平缓，直至平稳；冲击电流与电压峰值的相位差随长度的增加而增加，趋势渐渐平缓，直至稳定。
#"当雷电冲击电流和接地体的长度不变时，接地体的冲击电阻和土壤电阻率成正比，冲击电流与电压峰值的相位差与土壤电阻率成反比。
$"用!"#$%&"#进行水平接地体的冲击特性仿真，得到的结论和理论值基本吻合。
参考文献：［’］(解广润)电力系统接地技术［&］)北京：水利水电出版社，’**’)［+］(徐政)免费使用的电磁暂态分析程序!"#$%&"#程序介绍［,］)电网技术，’***，+-（.）：/0$/1［-］(234356768#，29:9;98)<:=>?@3=>A !:35B;6;C9D=43@>D9@E@9F:A6:?%&8，3:A %&<［,］)<%%%G9HIF=)!I$I56J3=)#94>@，’**-（/）：’*$+0［0］(夏长征)伸长接地体冲击特性的研究［2］)武汉：武汉大学，+KK+)［1］(曾永林)接地技术［&］)北京：水利电力出版社，’*.*)%&’&!($)*+,-.)/0-0.12345’&6)!(!$/&(-’/-$’*+7*(-8*0/!59(*40:-0.;5&$/(*:&L%M36D>:?(N<O PF:（G955>?>9D %5>J=@6J353:A %5>J=@9:6J %:?)，MOC"，QFR3:0-KK.0，GR6:3）(<#’/(!$/："9;=FAB =R>56?R=:6:?6HIF5;>JR3@3J=>@6;=6J;9D ?@9F:A6:?>5>J=@9A>，=R>R9@6S9:=35>3@=R$=>@H6:3=69:>5>J=@9A>’;6HIF5;>JR3@3J=>@6;=6J;F:A>@6HIF5;>JF@@>:=6;3:35BS>A 7B F;>9D !"#$%&"#H>=R9A)"R>@>53=69:;R6I;=R3==R>6HIF5;>JR3@$3J=>@6;=6J @>53=>;=9=R>?>9H>=@B A6H>:;69:9D ?@9F:A6:?>5>J=@9A>3:A =R>;965@>;6;=6T6=B 3@>?6T>:9F=)"R>;6HF53=69:@>;F5=;;R94：=@3:;6>:=?@9F:A6:?@>;6;=3:J>（"EU ）46556:J@>3;>4R>:=R>A6H>:;69:9D ?@9F:A6:?>5>J=@9A>;6:J@>3;>，7F==R>=>:A>:JB 7>J9H>;?@3AF35，3:A =R>"EU 46557>J9H>3J9:;=3:=4R>:=R>5>:?=R 9D =R>>5>J=@9A>;6:J@>3;>=93J>@=36:T35F>)"R>"EU 6;56:>3@5B I@9I9@=69:35=9=R>T35F>9D =R>;965@>;6;=6T6=B)C6HF53=69:@>;F5=;;R94=R3=6HIF5;>;?@9F:A6:?@>;6;=>:J>A>J@>3;>;46=R =R>6:J@>3;>9D ?>9H>=@B A6H>:;69:9D >5>J=@9A>3:A =R>A>J@>3;>9D ;965@>;6;=6T6=B)=&>?*(:’：?@9F:A6:?；6HIF5;>?@9F:A6:?@>;6;=3:J>；!"#$%&"#；=6H>A6DD>@>:J>·’1·第+1卷第’期叶海峰等：水平接地体的雷电冲击特性研究((((万方数据水平接地体的雷电冲击特性研究作者：叶海峰， 刘浔， YE Haifeng， LIU Xun作者单位：华中科技大学,电气与电子工程学院,湖北,武汉,430074刊名：水电能源科学英文刊名：WATER RESOURCES AND POWER年，卷(期)：2007，25(1)引用次数：3次参考文献(5条)1.解广润电力系统接地技术 19912.徐政免费使用的电磁暂态分析程序--ATP-EMTP程序介绍[期刊论文]-电网技术 1999(7)3.Dawalibi F P.Donoso F Integrated Analysis Software for Grounding EMF,and EMI 1993(6)4.夏长征伸长接地体冲击特性的研究[学位论文] 20025.曾永林接地技术 1979相似文献(10条)1.期刊论文叶海峰.刘浔.Ye Haifeng.Liu Xun基于ATP-EMTP的水平接地电极的冲击特性研究-电工技术2006(11)为了研究雷电流经接地极时的冲击特性,采用电磁暂态计算程序(ATP-EMTP)仿真的方法对水平接地体在脉冲电流下的冲击特性进行分析,得出接地电极的几何尺寸和土壤电阻率对冲击接地特性产生的影响.仿真结果表明:冲击接地电阻的大小随着接地体的尺寸的增加而增大,但增长的趋势渐缓,到一定长度时趋于稳定,冲击接地电阻大小与土壤电阻率成正比.2.期刊论文范冕.李建明.戴玉松.张振军.王乃会电力系统冲击接地电阻测量的新方法-四川电力技术2007,30(6)指出了电力系统接地网中冲击接地电阻对电力系统接地安全的重要影响,并提出了一种接地测量的新方法.其原理是利用冲击电流注入地网并作为测量用电流,应用频谱分解法计算接地参数.本方法能计算出直流电阻及相应冲击阻抗、频域阻抗特性.通过实验室试验和现场试验,证明该方法可以应用到工程中,具有实际工程意义.3.期刊论文彭飞.Peng Fei防雷接地中的冲击接地电阻-电气技术2009(10)本文以人工垂直接地极为例,根据计算结果模拟出影响冲击接地电阻的各类因素与冲击接地电阻的关系,从而更好地认识冲击接地电阻.并对两个有效长度的计算公式进行比较,提出规范中和实际工作中存在的出入,更好地指导防雷检测和防雷接地工作.4.期刊论文徐华.文习山.黄玲.XU Hua.WEN Xishan.HUANG Ling关于冲击接地电阻测量的探讨-高电压技术2006,32(8)工频接地阻抗测量的常用方法是IEEE推荐使用的电位降法,基于此,国内的实际操作中,测量方法大致采用远离法和补偿法.但冲击接地阻抗的测量国内外还没有比较成熟的理论.为此,通过数学模型建立目标函数,利用最优化方法-变度量法较精确地求出双指数函数中的参数;借助于傅氏级数把双指数函数转化为很多正弦函数的和.转化结果表明,冲击电流与工频电流类似,冲击接地电阻可按类似工频接地阻抗测量的方法测量;冲击电流下电压和电流引线间的互感比工频电流下大很多,冲击电阻测量时不能忽略引线间的互感.5.学位论文范冕输电杆塔接地电阻的冲击测量系统的研制2008随着大容量、远距离输电的超高压、特高压电网的相继出现，电力系统中接地短路电流越来越大，这无疑对电力系统的接地提出了更高和更新的要求。