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摘要 雷电流在牵引变电站接地网上的暂态效应会对二次系统产生干扰，采用计算机仿真是分析变电站接地网的雷电暂态效应的有效手段，本文利用matlab软件对牵引变电所接地网雷电暂态效应进行了分析研究。
关键词 接地网；雷电暂态效应；MATLAB；仿真
中图分类号 TN914 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)101-0164-02
牵引变电站遭受雷击后，由于地网存在接地体阻抗，使得在雷电流下的地网电位急剧上升，容易造成反击。同时，由于接地网接地体上的电流随时间的变化率大，还可能对附近的二次线上产生较高的感应电势，常常会因此而影响其正常工作，严重者还会使其损坏和造成其他事故。
对于雷电流在接地网暂态分析，关志根采用对单元接地体以集中参数取代分布参数的方法，对雷电流在接地网上分布进行了数值计算，简化了计算过程。项玲、李琥等人采用EMTP仿真软件进行仿真分析，取得良好的效果。EMTP软件是一款免费软件，在图形界面的友好性和数据处理功能都很强大。MATLAB软件功能丰富，利用其中的Simulink模块可以搭建多种动态元件的数字模型，其中仿真PSB模块可以进行电路的仿真计算。本文根据接地体通用数学模型，考虑多根水平接地体之间的互感，利用MATLAB建立接地网仿真模型进行接地网暂态分析。
1 仿真模型
1.1 水平接地体单元通用数学模型
1.2 接地网仿真模型
2 仿真结果和分析
仿真参数设为土壤相对介电常数εr=5；雷电流取斜角波，波头时间Tf=2.6μs；雷电流幅值i=100kA，接地体的等值半径0.008 m，接地埋深h=0.8 m，地网面积为30 m×30 m，网孔数为4，从地网边角N1点注入，实际中接地网有采用等间距和不等间距布置两种方式。通过仿真得出以下结果：
2.1 土壤电阻率对接地网电位分布的影响
等间距布置时不同ρ接地网的点位分布如图4所示。当ρ=50 Ω·m时，注入点的电位明显高于其他节点电位，说明在接地网在雷电流作用下其利用率不高。当ρ=1000 Ω·m，电位趋于均匀，主要由于土壤电阻率较大时不利于散流造成的，说明ρ增大，地网电位趋于均匀，但地网总体电位抬高。
2.2 布置方式对接地网电位分布的影响
等间距和不等间距接地网电位的分布分别如图4和图5所示，通过比较图4（a）和图5（a）可以看出，不等间距布置时，随着距离的减小，地网电位分布的电位差会随之减少，利于均匀地网的电位。
3 结论
利用matlab软件对牵引变电所接地网暂态过程仿真结果可知：接地网电位随着土壤电阻率的升高而升高；接地网受到雷电流冲击暂态情况下，均匀布置较之非均匀布置更有利于接地网电网电位的均匀分布，有利于降低对二次系统的干扰。
参考文献
[1]关根志,袁聪波,胡世雄.雷电流在接地网上的分布及对二次回路影响的研究[J].高电压技术,1991,24(3):9-15.
[2]李琥,项玲.运用ATPDraw仿真分析变电所接地网雷电暂态效应[J].江苏电机工程,2005,24(3):44-46.
[3]项玲,胡敏强,郑建勇.运用EMTP预测变电所接地网雷电暂态效应[J].高电压技术,2005,31(3):69-72.
[4]徐政.免费使用的电磁暂态分析程序—ATP-EMTP程序介绍[J].电网技术,1999,23(7):64-65.
关键词 接地网；雷电暂态效应；MATLAB；仿真
中图分类号 TN914 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)101-0164-02
牵引变电站遭受雷击后，由于地网存在接地体阻抗，使得在雷电流下的地网电位急剧上升，容易造成反击。同时，由于接地网接地体上的电流随时间的变化率大，还可能对附近的二次线上产生较高的感应电势，常常会因此而影响其正常工作，严重者还会使其损坏和造成其他事故。
对于雷电流在接地网暂态分析，关志根采用对单元接地体以集中参数取代分布参数的方法，对雷电流在接地网上分布进行了数值计算，简化了计算过程。项玲、李琥等人采用EMTP仿真软件进行仿真分析，取得良好的效果。EMTP软件是一款免费软件，在图形界面的友好性和数据处理功能都很强大。MATLAB软件功能丰富，利用其中的Simulink模块可以搭建多种动态元件的数字模型，其中仿真PSB模块可以进行电路的仿真计算。本文根据接地体通用数学模型，考虑多根水平接地体之间的互感，利用MATLAB建立接地网仿真模型进行接地网暂态分析。
1 仿真模型
1.1 水平接地体单元通用数学模型
1.2 接地网仿真模型
2 仿真结果和分析
仿真参数设为土壤相对介电常数εr=5；雷电流取斜角波，波头时间Tf=2.6μs；雷电流幅值i=100kA，接地体的等值半径0.008 m，接地埋深h=0.8 m，地网面积为30 m×30 m，网孔数为4，从地网边角N1点注入，实际中接地网有采用等间距和不等间距布置两种方式。通过仿真得出以下结果：
2.1 土壤电阻率对接地网电位分布的影响
等间距布置时不同ρ接地网的点位分布如图4所示。当ρ=50 Ω·m时，注入点的电位明显高于其他节点电位，说明在接地网在雷电流作用下其利用率不高。当ρ=1000 Ω·m，电位趋于均匀，主要由于土壤电阻率较大时不利于散流造成的，说明ρ增大，地网电位趋于均匀，但地网总体电位抬高。
2.2 布置方式对接地网电位分布的影响
等间距和不等间距接地网电位的分布分别如图4和图5所示，通过比较图4（a）和图5（a）可以看出，不等间距布置时，随着距离的减小，地网电位分布的电位差会随之减少，利于均匀地网的电位。
3 结论
利用matlab软件对牵引变电所接地网暂态过程仿真结果可知：接地网电位随着土壤电阻率的升高而升高；接地网受到雷电流冲击暂态情况下，均匀布置较之非均匀布置更有利于接地网电网电位的均匀分布，有利于降低对二次系统的干扰。
参考文献
[1]关根志,袁聪波,胡世雄.雷电流在接地网上的分布及对二次回路影响的研究[J].高电压技术,1991,24(3):9-15.
[2]李琥,项玲.运用ATPDraw仿真分析变电所接地网雷电暂态效应[J].江苏电机工程,2005,24(3):44-46.
[3]项玲,胡敏强,郑建勇.运用EMTP预测变电所接地网雷电暂态效应[J].高电压技术,2005,31(3):69-72.
[4]徐政.免费使用的电磁暂态分析程序—ATP-EMTP程序介绍[J].电网技术,1999,23(7):64-65.