均流电阻对直流接地极运行性能的影响分析

为了掌握加装均流电阻对直流接地极运行性能的影响,为均流电阻装置的应用及运维提供参考,以水平圆环接地极为对象,分析了接地极加装均流电阻后的电气性能和温升性能变化,以及均流电阻阻值偏移对接地极电流分布和跨步电压的影响.结果表明:加装均流电阻可以使电流在各环段上的分配更均衡,相应的各极环附近最大跨步电压和温升更均衡,从而减小...     

深井型直流接地极散流机理研究

准确计算直流接地装置的散流性能及接地特性是优化设计直流接地极的基础。提出了基于恒定电场理论的直流接地装置性能有限元数值计算模型,针对求解区域和接地导体截面尺寸的差异导致的剖分困难、计算量大的问题,引入"薄壳"理论,在保证计算精度的前提下大大减小了计算量;通过与文献数据对比,验证了该方法的有效性。建立典型结构的深井型接地极模型,计算深井接地极散流过程产生的地中电流密度、电场强度、接地电阻和最大跨步电压等参数;分析电流注入点个数、接地极导体长度、接地极埋深、导体并联根数以及土壤电阻率等因素对接地性能的影响。结果表明:深井型直流接地极的散流具有明显的端部效应,其接地性能基本不受电流注入点个数的影响;接地电阻和最大跨步电压随导体长度、埋深、并联根数的增加而减小,并呈现饱和趋势;在均匀土壤中,接地电阻和最大跨步电压与土壤电阻率成线性关系。     

季节因素对青藏铁路格拉段变电站立体接地网的影响

青藏铁路格拉段经过青藏高原高土壤电阻率的冻土地区,由于季节因素的影响,表层土壤厚度以及土壤电阻率都会呈现一定的变化,从而导致地网的接地电阻、接触电压和跨步电压的改变.分析了季节因素对地网安全性能的影响,认为随着表层土壤的厚度或是电阻率的增大,地网接地电阻、地表接触电压以及跨步电压呈增长趋势.表层土壤厚度小于垂直接地体埋深时,地网接地电阻、地表接触电压和跨步电压几乎保持不变;当表层土壤厚度超过垂直接地体埋深时,将导致地网安全性能的大幅度下降.在高土壤电阻率地区,最好将地网的垂直接地体打入冻土层之下.试验结果表明,土壤厚度在5m～10m变化时,垂直接地体的长度至少在30m以上,才能确保接地系统的安全.     

特高压直流接地极土壤电阻率测量方法研究

为了准确获取特高压直流输电工程接地极极址区域土壤电阻率数据，以某特高压直流接地极为研究对象，分别对极址区域浅层、深层土壤电阻率进行实测，得到极址区域大地土壤电阻率分层数据。同时在极址区域开展模拟注流试验，实测得到极址区域地面电位分布数据，结合实测获得的土壤电阻率分层数据，通过CDEGS软件进行仿真，对土壤电阻率分层结构进行修正，最终获得极址区域土壤电阻率分层结果。该方法可避免由于特高压直流接地极极址区域较大，地形和土壤电阻率分布不均匀等因素造成的直接测量土壤电阻率的误差，可为特高压直流工程设计和运行提供准确依据。     

降阻剂对垂直型直流接地极电气性能参数影响分析

交流接地系统一般只会流过短时故障电流,而直流接地极在单极运行方式下,需要长时间通过几千安培的工作电流,因此对接地极各项电气性能参数(接地电阻、地电位升、跨步电压、电流溢流密度等)的要求更为苛刻,从而对极址选择和极体设计的要求也更高,有鉴于此,结合四川省兴文县万寿极址的土壤模型,采用数值分析的方法,计算分析了不同长度和根数的垂直接地体敷设降阻剂后对直流接地极各项电气性能参数的影响。结果表明,在下层土壤电阻率较高的地区,单纯采用垂直接地体对接地极的影响不大,而在此基础上使用降阻剂后,接地极的各项电气性能参数能得到有效改善。     

高压直流接地极对埋地管道干扰规律的研究

利用数值模拟计算的方法研究了高压直流接地极对管道干扰规律,计算分析了接地极在不同运行工况、接地极-管道间距、土壤电阻率及管道接地前后对管道干扰影响规律,研究结论为干扰预测及缓解提供了理论依据。     

影响双层土壤中垂直接地极性能的研究

在土壤电阻率较高、占地面积较小的变电站,仅靠水平接地网,接地电阻往往不能满足国家有关规定的要求,需要采取降阻措施。在变电站双层土壤结构中,采用接地设计软件CDEGS分析了上层土壤电阻率、反射系数、上层土壤厚度及垂直接地极长度变化对降阻率的影响。结果表明,上层土壤电阻率不同,对降阻率的影响较小;降阻率随反射系数增大而减少;垂直接地极长度小于上层土壤厚度时,反射系数对降阻率的影响非常小;随垂直接地极长度的增加,降阻率逐渐增大,但增大到一定长度后趋向饱和。反射系数为负时,穿入下层土壤的垂直接地极能有效地降低接地电阻。     

直流接地极周围金属管道敷设缓解线防护效果研究

为了研究直流接地极周围金属管道的缓解线防护措施对降低管道泄漏电流密度防护效果的影响,通过CDEGS软件,建立了直流接地极、埋地金属管道和缓解线防护装置的仿真计算模型,依次分析缓解线敷设位置、缓解线与管道距离、缓解线与管道连接方式、缓解线半径、接地极和土壤参数对防护效果的影响,并得出如下结论:缓解线在管道的靠近直流接地极侧敷设比远离直流接地极侧敷设的效果更优;缓解线与管道间距离对防护效果的影响不明显,但缓解线靠近管道时的防护效果稍好;通过减小电缆连接线的间隔距离或增大缓解线半径的方式,均可明显提升缓解线防护效果;接地极入地电流对防护效果没有影响,而土壤电阻率的增大会减弱缓解线防护效果.     

杆塔接地极的冲击散流特性及降阻研究

分析杆塔接地极的冲击散流特性对优化接地极的结构、降低接地极的冲击接地电阻具有指导意义。基于电磁场的理论,在CDEGS中建立了计及土壤非线性电离影响的接地极仿真模型,通过模拟试验验证了模型的正确性,并依据模型对放射型接地极的冲击散流特性进行了研究。结果表明:放射型接地极在水平射线上的散流分布很不均匀,且散流比重远大于内部方框;冲击散流分布受土壤电阻率的变化影响较明显,冲击电流幅值的变化对其影响不大。此外,从提高接地极的冲击散流效率出发,提出两种改进的放射型接地极,经仿真验证,改进的接地极冲击接地电阻降低显著。     

直流入地电流在交流电网中分布的研究

直流接地极的入地电流会在地下较大的范围内形成恒定电场,经中性点进入变压器内引起的直流偏磁将影响变压器正常运行。本文提出将包括变压器路的地上电路模型与包括接地电阻、变压器地电位的地下电磁场耦合起来,计算直流电流在交流电网中分布的方法,以某直流输电工程为例,研究变电站与直流接地极距离、土壤结构、主变台数和接地电阻、线路长度等参数对进入变压器直流电流的影响。结果表明:变电站与直流接地极距离越远,主变台数增加、接地电阻增大、线路电阻增加都能减小流入变压器的直流;深层土壤结构对地电位分布影响显著,深层土壤电阻率越大,引起直流接地极附近的电位升越大,流入变电站主变中性点的电流越大。此外,流入变压器的电流值还与变电站彼此间的电位差有关。因此,可以采取增大主变中性点接地电阻等措施来因减小流入变压器的中性点的直流电流来削弱直流偏磁现象。     

接地网置于地下车站结构顶板上方的电气安全性参数研究

为了研究接地网置于地下车站结构顶板上方时的各项安全性参数,以便总结接地网置于地下车站结构顶板上方这一情况的可行性和适用性条件,在CDEGS软件中建立起了接地网的仿真计算模型。首先对比接地网在车站结构底板下方和结构顶板上方的工频接地电阻值区别,其次展开了车站结构顶板上方的土壤电阻率、结构顶板上方覆土土壤厚度和接地网网格尺寸、导体直径的细化研究。结果表明车站结构顶板上方的土壤电阻率和土壤厚度对接地电阻值起重要作用,接地网的网格尺寸和导体直径对电阻值的影响甚微。最后对接地网上方地表的接触电压和跨步电压等安全性指标进行了研究,结果表明：当发生严重的短路接地故障时,在车站结构顶板上方设置接地网并不会引起地表上方的接触电压、跨步电压超标,具有较高的安全系数,证明在地下车站结构顶板上方设置人工接地网相关安全性参数是符合相关要求的。研究结论可以为该类地下车站接地网的设计和施工提供参考,有助于工程实际中在车站结构顶板上方设置接地网的设计与施工指导,具有工程实践应用指导价值。     

基于CDEGS降阻材料对接地电阻影响的仿真

为了提高杆塔接地装置的降阻效率,通过电磁分析软件CDEGS建模,研究了降阻材料敷设厚度和敷设位置对接地电阻的影响。结果表明:随着降阻材料敷设厚度的增加,一维直线型接地装置的工频接地电阻和冲击接地电阻的降低呈现出先快后慢的趋势,并且土壤电阻率越高,接地电阻降幅越明显。至于敷设位置,对于放射型接地极,土壤电阻率为100～2 000Ω·m时,对射线敷设就可以达到全部敷设的降阻效果。对于复合型接地极,仅射线敷设和仅垂直接地极敷设降阻效果相同。土壤电阻率为2 000Ω·m时,射线、垂直接地极均敷设和全部敷设的降阻效果相差不大。仿真结果证实了降阻材料的有效性,并为其现场施工提供了一定的参考建议。     

关于接地设计若干误区的讨论

对接地工程上相关参数的取值与降阻方法存在的误区进行了分析。变电站工频接地电阻目标值应根据最大接地短路电流值确定,在接地设计中应注意避免将接地电阻目标值与计算值混淆使用。在接地工程实践中发现,当下层土壤电阻率远小于上层土壤电阻率时,可以采用深井接地法;数学模型计算结果表明,深井接地极应设置在人工地网四周并保持2倍井深的距离。外延装置的设计应在实测的前提下选择土壤电阻率较低的地区;根据外延接地装置中屏蔽的影响以及对跨步电压的要求,确定外延接地装置金属网格的参数,避免过疏或过密。     

输电线路杆塔接地极冲击接地电阻特性分析

为研究雷电流流经输电线路杆塔接地极的冲击特性,运用CDEGS软件仿真分析杆塔接地极在冲击电流作用下的冲击特性。分析水平接地极及四种改进接地极的冲击特性,探讨不同接地极尺寸以及不同土壤电阻率对冲击接地电阻的影响规律。得到接地极长度及半径对水平接地极冲击接地电阻的影响规律,接地极冲击接地电阻随水平接地极长度的增加而降低,但逐渐趋于稳定;同时获得垂直接地极对四种改进接地极的冲击接地电阻特性,为实际工程中采用合适的方法降低杆塔冲击接地电阻提供了参考。     

基于接地模拟试验的块状土壤影响研究

针对部分地区变电站建设导致的大范围土壤变化,研究这种块状土壤结构较大时产生的跨步电压二次峰值现象,解决其可能带来的问题并寻找应对措施.笔者首先运用CDEGS软件仿真还原了块状土壤面积较大时产生的这种现象,指出了其成因;并在均匀土壤结构下仿真计算了块状土壤范围、电阻率、深度等参量对这种二次峰值现象的影响;同时考虑到土壤层次化的结构特征,以200倍地网尺寸的大面积块状土壤模拟了层状土壤,衡量了层状土壤结构的存在对二次峰值的影响;在此基础上通过接地模拟试验对该现象进行了深入的探讨.结果表明:与块状土壤直接接触的上层土壤对跨步电压二次峰值影响较大,深层次土壤对跨步电压二次峰值的影响则相对较小,且土壤厚度比电阻率影响更小;实际工程中可以通过扩大施工动土范围、处理回填土壤来应对跨步电压二次峰值问题,成果具有一定的实际意义.     

接地极附近杆塔接地体电腐蚀研究

相对于周围土壤而言,接地极附近的金属接地体能够提供导电性更强的导电通道,因此金属接地体中也会有接地极中的电流流过,处于土壤中的杆塔接地体因电流和运行环境的作用将会有电腐蚀,从而影响附近线路杆塔的接地性能。结合直流接地极工作条件和附近输电线路电气结构,在3种不同土壤模型的基础上建立了接地极对杆塔影响的理论分析模型;并考虑接地极在不同阴阳极模型条件时,对附近单回单基杆塔接地体的电腐蚀特性展开研究;在不同土壤模型条件下对线路总腐蚀量进行分析,最后针对接地极附近杆塔接地体提出了4种典型的防腐措施。     

配电线路直埋式水泥杆雷电冲击暂态接地特性

安全性评估在架空线路建设过程中是不可或缺的,而跨步电压作为安全性指标显得尤为重要.为此研究了配电线路直埋式水泥杆遭受雷击时的暂态接地特性:首先通过ATP-EMTP电磁暂态软件搭建配电线路仿真计算模型,计算不同幅值的雷电流雷击杆塔时的入地电流;其次结合两种跨步电压安全限值判据,通过CDEGS软件搭建接地仿真计算模型,计算不同入地电流及土壤电阻率情况下配电杆塔周围的跨步电压及安全距离,得到如下变化规律:1)杆塔附近跨步电压随雷电流增大而增大,且在不同土壤电阻率下增加的程度不同.2)雷电流较小的情况下,土壤电阻率对跨步电压影响不大.3)土壤电阻率对跨步电压的影响呈现饱和趋势,当土壤电阻率增大到一定程度时,跨步电压基本维持在某个定值.     

直流接地极对附近埋地金属管道的电腐蚀研究

特高压直流输电系统采用单极大地回线方式运行时,直流入地电流会在大地中形成电位梯度,进而造成埋地金属管道腐蚀.其腐蚀程度与入地电流大小、直流接地板运行方式、土壤电阻率等因素有关.管地电位虽然可以评估管道受干扰的程度,但并不能确切给出腐蚀量.本文根据雁门关换流站土壤结构,结合直流接地极的运行特点,首先评估了雁门关直流接地极...     

高海拔地区季节性冻土的特征研究

甘孜理塘县建有高海拔最高的变电站,该地区是典型的季节性冻土区域,为了研究该地区地网的安全性,对该地区季节性冻土的特征进行研究。首先采用不等间距四极法对该地区的土壤进行了测量,并采集了不同深度的土壤样本,根据土壤样本及测量结果对该地区的土壤结构及电阻率进行了反演,并将反演结果与三极法测量结果进行了对比验证,最后研究了冻土层对地表电位的影响。研究结果表明:在理塘这种高海拔季节性冻土地区,冻土的温度、深度及电阻率主要受大气温度的影响,冻结时温度从表层向下温度逐步降低,土壤电阻率逐渐下降。融解时从地表与深层向中间融解,形成表层与深层土壤电阻率低,中间电阻率高的特点。接地极到达冻土层以下的非冻结区后,可以降低地表电压差,提高地网的安全性能。     

复杂土壤结构对流入变压器直流电流的影响分析

直流输电系统以单极大地方式运行时,地中流散的直流电流流入极址附近交流变压器中性点,导致变压器产生直流偏磁现象。研究土壤结构对流入变压器的直流电流的影响是分析变压器直流偏磁现象的基础。建立考虑山川、海洋、湖泊等复杂土壤结构的直流接地极特性电磁场有限元模型,计算直流接地极散流产生的地中电位;结合变电站电路模型计算流入相应变压器的直流电流;在此模型基础上分析极址附近交流变电站接地网位置对流入变压器直流电流的影响。结果表明:当两交流变电站之间连线与山川、海洋平行时,流入变压器的直流电流量最小;两变电站位于山川远离接地极的一侧时,由于高电阻率山川的电流阻碍作用,流入变压器的直流电流较均匀土壤情况有明显降低;两变电站位于湖泊两侧时,由于湖水的良导电作用,两侧变电站电位差及流入变压器的直流电流较均匀土壤情况下明显降低。