一种钢结构变电站防雷接地性能评估方法技术

本发明专利技术提出了一种钢结构变电站防雷接地性能评估方法，首先利用CDEGS软件的FFTSES、RESAP、HIFREQ模块分别对雷电流、土壤电阻率、防雷接地导体进行三维建模；然后将雷电流模型和土壤电阻率模型的参数导入HIFREQ模块中；接着通过三维防雷接地计算模型，根据雷击接地响应，计算获得避雷带引下线的最大分流系数、室内二次接地网上接地点的最大电位升，再根据钢结构变电站内设备的绝缘雷电冲击耐受电压值下限、最大电位升和雷电流峰值，按照公式计算获得钢结构变电站的最大耐受雷电流峰值；最后结合最大分流系数和最大耐受雷电流峰值，对钢结构变电站的防雷接地性能进行评估，为钢结构变电站的推广使用提供参考依据。变电站的推广使用提供参考依据。变电站的推广使用提供参考依据。

【技术实现步骤摘要】
一种钢结构变电站防雷接地性能评估方法


[0001]本专利技术涉及电力系统
，具体涉及一种钢结构变电站防雷接地性能评估方法。

技术介绍

[0002]钢结构的建筑物由于造型美观、隔热与隔音效果好、耐腐蚀性强等特点而备受行业内的欢迎，与此同时，钢结构建筑物施工成本相对较低、施工周期短的优势导致其得到了更加广泛的应用。随着电力行业的发展，对变电站建设的力度和速度也提出了更高的要求。进入2010年之后，在国家电网公司提出“资源节约型、环境友好型、工业化”变电站的技术原则和设计要求下，装配式钢结构变电站开始不断出现，并成为未来变电站建设趋势之一。但由于钢结构变电站厂房与地网电气联通，其在雷击过程中会影响雷电流分布，对变电站的雷击安全性造成威胁。随着钢结构变电站在我国的大量推广使用，非常有必要对钢结构变电站的防雷接地性能进行准确有效的评估。

技术实现思路

[0003]本专利技术主要是为了解决钢结构变电站的雷击安全性存在威胁，需要对钢结构变电站的防雷接地性能进行评估的问题，提出了一种钢结构变电站防雷接地性能评估方法，利用CDEGS软件进行三维精细化建模，根据获得的避雷带引下线最大分流系数和钢结构变电站最大耐受雷电流峰值，对钢结构变电站的防雷接地性能进行有效评估，为钢结构变电站的推广使用提供参考依据。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种钢结构变电站防雷接地性能评估方法，包括以下步骤：步骤S1)根据钢结构变电站防雷接地设计资料，采用CDEGS软件的HIFREQ模块搭建精细化的三维防雷接地计算模型；步骤S2)使用Wenner四极法测量钢结构变电站的实地土壤电阻率，在CDEGS软件的RESAP模块上通过反演计算获得土壤电阻率模型，并将所述土壤电阻率模型的参数导入HIFREQ模块中；步骤S3)在CDEGS软件的FFTSES模块中建立雷电流模型，所述雷电流模型包括雷电流峰值，并将所述雷电流模型的参数导入HIFREQ模块中；步骤S4)在HIFREQ模块中通过傅里叶变换将雷电流进行频域分解，在主要频率分量下进行单位响应计算；然后通过傅里叶反变换和幅度调制得到雷击接地响应；步骤S5)根据雷击接地响应，计算获得避雷带引下线的最大分流系数、室内二次接地网上接地点的最大电位升；步骤S6)根据事先设好的钢结构变电站内设备的绝缘雷电冲击耐受电压值下限，按照公式计算获得钢结构变电站的最大耐受雷电流峰值；步骤S7)结合所述最大分流系数和最大耐受雷电流峰值，对钢结构变电站的防雷接地性能进行评估。本专利技术首先利用CDEGS软件的FFTSES、RESAP、HIFREQ模块对雷电流、土壤电阻率、防雷接地导体进行三维建模，分别获得雷电流模型、土壤电阻率模型、三维防雷接地计算模型；然后将雷电流模型的参数和土壤电阻率模型的参数导入HIFREQ模块中；接着在HIFREQ模块中通过傅里叶变换将雷电流进行频域分解，在主要频率分量下进行单位响
应计算，再通过傅里叶反变换和幅度调制得到雷击接地响应；然后通过三维防雷接地计算模型，根据雷击接地响应，计算获得避雷带引下线的最大分流系数、室内二次接地网上接地点的最大电位升，再根据事先设好的钢结构变电站内设备的绝缘雷电冲击耐受电压值下限、最大电位升和雷电流峰值，按照公式计算获得钢结构变电站的最大耐受雷电流峰值；最后结合最大分流系数和最大耐受雷电流峰值，对钢结构变电站的防雷接地性能进行评估。工程设计人员利用本专利技术，可以对钢结构变电站的防雷接地性能进行准确有效的量化评估，为钢结构变电站的推广使用提供参考依据，本专利技术简单有效。
[0006]作为优选，步骤S6中计算最大耐受雷电流峰值的公式为：其中，I
pmax
表示最大耐受雷电流峰值，I
p
表示雷电流峰值，U
50％
表示钢结构变电站内设备的绝缘雷电冲击耐受电压值下限，U0表示最大电位升。本专利技术在HIFREQ模块中，通过三维防雷接地计算模型，根据事先设好的钢结构变电站内设备的绝缘雷电冲击耐受电压值下限、最大电位升和雷电流峰值，按照上述公式计算获得钢结构变电站的最大耐受雷电流峰值，以此作为评估钢结构变电站防雷接地性能的依据之一。
[0007]作为优选，步骤S2的具体过程包括以下步骤：步骤S21)使用Wenner四极法测量钢结构变电站的实地土壤电阻率，测量电极间距分别设定为50m、30m、20m、10m、5m、3m、2m、1m；步骤S22)将各测量电极间距下的土壤电阻率输入到CDEGS软件的RESAP模块，通过反演计算得到土壤电阻率模型；步骤S23)将反演计算获得的土壤电阻率模型参数导入HIFREQ模块中。本专利技术首先采用Wenner四极法获得钢结构变电站内各测量电极间距对应的实地土壤电阻率，然后将获得的土壤电阻率输入到CDEGS软件的RESAP模块中，通过反演计算获得土壤电阻率模型，最后将土壤电阻率模型的参数导入HIFREQ模块中。
[0008]作为优选，获得避雷带引下线的最大分流系数的过程，具体包括以下步骤：步骤A1)计算雷击过程中每一条避雷带引下线上的散流大小I1、I2、I3……
I
N
，其中N为避雷带引下线总数；步骤A2)获得最大的避雷带引下线散流I
max
＝max{I1,I2,I3……
I
N
},计算得到避雷带引下线的最大分流系数K
max
＝I
max
/I
P
。本专利技术首先计算雷击过程中每一条避雷带引下线上的散流大小I1、I2、I3……
I
N
，进而获得最大的避雷带引下线散流I
max
＝max{I1,I2,I3……
I
N
}，然后根据最大避雷带引下线散流和雷电流峰值，通过公式K
max
＝I
max
/I
P
计算获得最大分流系数，避雷带引下线的最大分流系数是评估钢结构变电站防雷接地性能的另一依据。其中，避雷带引下线散流即避雷带引下线上的雷电流。
[0009]作为优选，获得室内二次接地网上接地点的最大电位升的过程，具体包括以下步骤：步骤B1)确定设备接地点及设备对应的二次接地网位置A1、A2、A3……
A
n
，其中n为设备总台数；步骤B2)通过计算获得雷击过程中室内二次接地网上各设备接地点的电位升U
A1
、U
A2
、U
A3
……
U
An
；步骤B3)获得室内二次接地网上接地点的最大电位升U0＝max{U
A1
,U
A2
,U
A3
……
U
An
}。本专利技术首先确定设备接地点及设备对应的二次接地网位置A1、A2、A3……
A
n
，然后通过计算获得雷击过程中室内二次接地网上各设备接地点的电位升U
A1
、U
A2...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢结构变电站防雷接地性能评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：根据钢结构变电站防雷接地设计资料，采用CDEGS软件的HIFREQ模块搭建精细化的三维防雷接地计算模型；步骤S2：使用Wenner四极法测量钢结构变电站的实地土壤电阻率，在CDEGS软件的RESAP模块上通过反演计算获得土壤电阻率模型，并将所述土壤电阻率模型的参数导入HIFREQ模块中；步骤S3：在CDEGS软件的FFTSES模块中建立雷电流模型，所述雷电流模型包括雷电流峰值，并将所述雷电流模型的参数导入HIFREQ模块中；步骤S4：在HIFREQ模块中通过傅里叶变换将雷电流进行频域分解，在主要频率分量下进行单位响应计算；然后通过傅里叶反变换和幅度调制得到雷击接地响应；步骤S5：根据雷击接地响应，计算获得避雷带引下线的最大分流系数、室内二次接地网上接地点的最大电位升；步骤S6：根据事先设好的钢结构变电站内设备的绝缘雷电冲击耐受电压值下限，按照公式计算获得钢结构变电站的最大耐受雷电流峰值；步骤S7：结合所述最大分流系数和最大耐受雷电流峰值，对钢结构变电站的防雷接地性能进行评估。2.根据权利要求1所述的一种钢结构变电站防雷接地性能评估方法，其特征在于，步骤S6中计算最大耐受雷电流峰值的公式为：其中，I
pmax
表示最大耐受雷电流峰值，I
p
表示雷电流峰值，U
50％
表示钢结构变电站内设备的绝缘雷电冲击耐受电压值下限，U0表示最大电位升。3.根据权利要求1所述的一种钢结构变电站防雷接地性能评估方法，其特征在于，步骤S2的具体过程包括以下步骤：步骤S21：使用Wenner四极法测量钢结构变电站的实地土壤电阻率，测量电极间距分别设定为50m、30m、20m、10m、5m、3m、2m、1m；步骤S22：将各测量电极间距下的土壤电阻率输入到CDEGS软件的RESAP模块，通过反演计算得到土壤电阻率模型；步骤S23：将反演计算获得的土壤电阻率模型参数导入HIFREQ模块中。4.根据权利要求1所述的一种钢结构变电站防雷接地性能评估方法，其特征在于，获得避雷带引下线的最大分流系数的过程，具体包括以下步骤：步骤A1：计算雷击过程中每一条避雷带引下线上的散流大小I1、I2、I3……
I
N
，其中N为避雷带引下线总数；步骤A...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹锐烽，严雪莹，李凡，王建国，黄焕，周禹航，梁程诚，赵崇娟，蔡力，俞昇森，雷雨松，王瑶，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司湖州供电公司，
类型：发明
国别省市：