一种电力设备防雷接地体雷击冲击特性的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种电力设备防雷接地体雷击冲击特性的计算方法，该方法以电路理论为基础，明确了接地体在雷电流冲击作用下各个基本参数的计算公式，并在现有公式基础上，结合土壤火花放电理论，将非线性火花放电采用电路参数动态变化的计算模型体现出来。本发明专利技术的优点是：提出计算思路和方法，可以得出每一小段接地导体在火花放电过程中，该段电流和该段对地电阻之间的非线性关系，从而实现接地电阻随支路电流的瞬时变化，将电感效应，火花效应及雷电流的时变特征同时考虑进去；同时该计算过程简单直观，工作量小，参数可以灵活改变，为正确研究电力设备防雷接地体雷击冲击特性提供了快捷手段。

A method for calculating lightning strike characteristics of lightning protection grounding device of electric power equipment

The calculation method of the present invention discloses a power equipment lightning protection lightning impulse characteristics of grounding body, this method is based on circuit theory, the calculation formula of grounding in lightning current impulse under the action of various basic parameters, and based on the existing formula, combined with the soil spark discharge theory, calculation model of nonlinear spark by changing the parameters of dynamic circuit discharge reflected. The invention has the advantages that the proposed ideas and methods can draw each segment grounding conductor in the discharge process, the current and the relationship between the nonlinear resistance, so as to realize the grounding resistance with instantaneous current, inductance effect, spark effect and lightning current at at the same time varying characteristics into consideration; at the same time, the calculation process is simple, small workload, parameters can be changed flexibly, for the right of power equipment grounding lightning protection lightning impulse characteristics of body provides a convenient means.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种电力设备防雷接地体雷击冲击特性的计算方法。
技术介绍
随着当今社会经济的飞速发展，电网建设的脚步愈来愈快，全国各地架设电网越来越多，使用的电力设备也越来越多。防雷便是重中之重。由于雷电流的高频率和高坡度，使得接地体的电感在冲击特性中有着重要的作用。目前的雷电冲击特性的计算方法，都没有考虑接地体在冲击电流下所呈现的火花效应。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术提供一种电力设备防雷接地体雷击冲击特性的计算方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种电力设备防雷接地体雷击冲击特性的计算方法，具体包括以下几个步骤：步骤一：将接地体在冲击电流作用下的火花放电区域，细分为若干段不同大小的圆柱形；按照非均匀有损传输线理论，建立接地体基本电路模型，其中，R0i、Li、Ci和Gi分别为每段接地体自身电阻、电感、对地电容及对地电导；单位长度接地体对地电导的计算公式为：G0=2π/ρ(ln(l2/2hr)-0.61)，其中，h为接地体埋地深度；ρ为接地体周围的土壤电阻率；r为接地体半径，当发生火花放电时可用包括火花区在内的等值半径ri代替；l为接地体长度；步骤二：计算每一段圆柱形接地体在周围土壤中发生临界击穿时的电流密度Jc，其计算公式为：Jc=Ec/ρ=ii/2πali，其中：Ec=241r0.215,Jc为土壤临界击穿时的电流密度，Ec为土壤临界击穿场强，ii为第i段的散流大小，li为第i段长度，a为接地体原始半径；<br>步骤三：计算第i段接地体产生火花放电的临界电流的公式为：ic=482000πali/ρ0.785，即当ii＜ii时，不发生火花放电；反之，发生火花放电；步骤四：当发生火花放电时，将其放电区等效为良导体，则第i段火花放电的等效半径为：ri=ρii/2πliEc,式中ii随着时间的变化而变化，所以等效半径也随着时间的变化而变化，每一段冲击接地电阻自然随时间变化；步骤五：计算火花放电时每一段接地体的对地电阻为：Ri=1/Gi=1/liG0=ρ(In(241πl2li/ρ0.785h)-0.61)/2πli-ρInli/2πli令另A=ρ(In(241πl2li/ρ0.785h)-0.61)/2πli,B=ρInli/2πli,则：Ri=1/Gi=A-BInii，对地电导即为：Gi=1/A-BInii,其中a，b均为大于0的待定系数；从而确定了每一段接地体在火花放电过程中，电流与对地电阻/对地电导之间的非线性关系，利用此关系可实现雷电冲击特性的计算。本专利技术的优点是：提出计算思路和方法，可以得出每一小段接地导体在火花放电过程中，该段电流和该段对地电阻之间的非线性关系，从而实现接地电阻随支路电流的瞬时变化，将电感效应，火花效应及雷电流的时变特征同时考虑进去；同时该计算过程简单直观，工作量小，参数可以灵活改变，为正确研究电力设备防雷接地体雷击冲击特性提供了快捷手段。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步来介绍本专利技术。这些实施例子不用于限制本专利技术的范围。实施例一一种电力设备防雷接地体雷击冲击特性的计算方法，具体包括以下几个步骤：步骤一：将接地体在冲击电流作用下的火花放电区域，细分为若干段不同大小的圆柱形；按照非均匀有损传输线理论，建立接地体基本电路模型，其中，R0i、Li、Ci和Gi分别为每段接地体自身电阻、电感、对地电容及对地电导；单位长度接地体对地电导的计算公式为：G0=2π/ρ(ln(l2/2hr)-0.61)，其中，h为接地体埋地深度；ρ为接地体周围的土壤电阻率；r为接地体半径，当发生火花放电时可用包括火花区在内的等值半径ri代替；l为接地体长度；步骤二：计算每一段圆柱形接地体在周围土壤中发生临界击穿时的电流密度Jc，其计算公式为：Jc=Ec/ρ=ii/2πali，其中：Ec=241r0.215,Jc为土壤临界击穿时的电流密度，Ec为土壤临界击穿场强，ii为第i段的散流大小，li为第i段长度，a为接地体原始半径；步骤三：计算第i段接地体产生火花放电的临界电流的公式为：ic=482000πali/ρ0.785，即当ii＜ii时，不发生火花放电；反之，发生火花放电；步骤四：当发生火花放电时，将其放电区等效为良导体，则第i段火花放电的等效半径为：ri=ρii/2πliEc,式中ii随着时间的变化而变化，所以等效半径也随着时间的变化而变化，每一段冲击接地电阻自然随时间变化；步骤五：计算火花放电时每一段接地体的对地电阻为：Ri=1/Gi=1/liG0=ρ(In(241πl2li/ρ0.785h)-0.61)/2πli-ρInli/2πli令另A=ρ(In(241πl2li/ρ0.785h)-0.61)/2πli,B=ρInli/2πli,则：Ri=1/Gi=A-BInii，对地电导即为：Gi=1/A-BInii,其中a，b均为大于0的待定系数；从而确定了每一段接地体在火花放电过程中，电流与对地电阻/对地电导之间的非线性关系，利用此关系可实现雷电冲击特性的计算。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力设备防雷接地体雷击冲击特性的计算方法，其特征在于：具体包括以下几个步骤：步骤一：将接地体在冲击电流作用下的火花放电区域，细分为若干段不同大小的圆柱形；按照非均匀有损传输线理论，建立接地体基本电路模型，其中，R0i、 Li、Ci和Gi分别为每段接地体自身电阻、电感、对地电容及对地电导；单位长度接地体对地电导的计算公式为： G0= 2π/ρ( ln(l2 /2 hr)‑0.61 ) ，其中，h为接地体埋地深度；ρ为接地体周围的土壤电阻率；r为接地体半径，当发生火花放电时可用包括火花区在内的等值半径ri代替；l为接地体长度； 步骤二：计算每一段圆柱形接地体在周围土壤中发生临界击穿时的电流密度Jc，其计算公式为： Jc= Ec/ρ= ii /2πali ，其中：Ec=241r0.215,Jc为土壤临界击穿时的电流密度，Ec为土壤临界击穿场强，ii为第i段的散流大小，li为第i段长度，a为接地体原始半径； 步骤三：计算第i段接地体产生火花放电的临界电流的公式为： ic=482000πali/ρ0.785 ，即当ii＜ii时，不发生火花放电；反之，发生火花放电；步骤四：当发生火花放电时，将其放电区等效为良导体，则第i段火花放电的等效半径为：ri=ρii /2πliEc ,式中ii随着时间的变化而变化，所以等效半径也随着时间的变化而变化，每一段冲击接地电阻自然随时间变化； 步骤五：计算火花放电时每一段接地体的对地电阻为： Ri=1/Gi=1/liG0=ρ( In( 241πl2 li/ρ0.785h )‑ 0.61 )/2πli‑ρInli/2πli令另A=ρ( In( 241πl2 li/ρ0.785h )‑ 0.61 )/2πli, B=ρInli/2πli , 则： Ri=1/Gi=A‑BInii ，对地电导即为：Gi=1/A‑BInii ,其中a，b均为大于0的待定系数；从而确定了每一段接地体在火花放电过程中，电流与对地电阻/对地电导之间的非线性关系，利用此关系可实现雷电冲击特性的计算。...

【技术特征摘要】
1.一种电力设备防雷接地体雷击冲击特性的计算方法，其特征在于：具体包括以下几个步骤：
步骤一：将接地体在冲击电流作用下的火花放电区域，细分为若干段不同大小的圆柱形；按照非均匀有损传输线理论，建立接地体基本电路模型，其中，R0i、Li、Ci和Gi分别为每段接地体自身电阻、电感、对地电容及对地电导；
单位长度接地体对地电导的计算公式为：
G0=2π/ρ(ln(l2/2hr)-0.61)，
其中，h为接地体埋地深度；ρ为接地体周围的土壤电阻率；r为接地体半径，当发生火花放电时可用包括火花区在内的等值半径ri代替；l为接地体长度；
步骤二：计算每一段圆柱形接地体在周围土壤中发生临界击穿时的电流密度Jc，其计算公式为：
Jc=Ec/ρ=ii/2πali，
其中：Ec=241r0.215,Jc为土壤临界击穿时的电流密度，Ec为土壤临界击穿场强，ii为第i段的散流大小，li为第i段长度，a为接地体原始半径；
步骤三：计算第i段接地体产生火花放电的临...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵锋，郭凯，成伟伟，
申请(专利权)人：武陟县电业总公司，
类型：发明
国别省市：河南;41