线路杆塔的放射形接地体防雷特性优化与设计

减小雷击对输电设施造成的损害,降低接地体的冲击接地电阻是现今接地设计的重中之重,其中选择不同的接地体分布形状对杆塔的防雷特性有巨大影响。该文利用CDEGS对于两种放射形接地体进行仿真,对比研究两者的冲击特性,发现低土壤电阻率区域更宜使用标准放射形接地体;高土壤电阻率区域更宜装设人字形接地体。对于两种放射形接地体,进一步施加“树枝状”短导体,分析对比其补充“树枝状”短导体的降阻效果,发现放射形接地体补充“树枝状”短导体效果更好。使用ATP-EMTP考虑火花效应的影响进行仿真后发现,使用导体材料长度相同的情况下,单接地极上施加两个树枝状短导体效果最好。在进行杆塔接地设计时,该研究结果能够为线路杆塔选择接地体提供理论支持和实测结果。     

火花效应及火花刺对石墨接地体冲击接地电阻的影响

柔性石墨复合接地体是一种具有良好的导电性、天然的耐腐蚀性、非铁磁性的非金属接地体,为了探究柔性石墨接地体在雷电流作用下火花效应和火花刺对其冲击接地电阻的影响,提出了一种计及火花效应的等效半径迭代算法并验证了其可靠性。利用该算法仿真模拟了长30 m的水平T型柔性石墨复合接地体在其不同位置添加火花刺对其冲击接地电阻的影响,并进一步分析了火花刺对输电杆塔方框带射线地网的冲击接地电阻的降阻效果。结果表明,在实际工程应用中,要充分考虑火花效应和火花刺对改善输电杆塔地网冲击接地特性的积极影响。     

双层土壤台阶型特高压杆塔基础接地参数的计算与分析

台阶型特高压杆塔基础结构复杂,包含多个块状介质,在水平分层土壤条件下,以往简化模型计算台阶型杆塔基础的接地参数存在缺陷,从而对特高压杆塔基础的接地设计造成不利影响。为此,依据电磁场基本原理,计及土壤水平分层结构和杆塔基础混凝土,采用边界元法对静电场积分方程进行离散,并基于C++编程进行数值求解,以典型台阶型特高压杆塔基础的接地模型为例,计算得到均匀土壤中该接地模型的接地电阻,并与其他计算方法得到的结果进行比较,验证了该方法的有效性和正确性。另外通过计算水平双层土壤接地模型的接地参数,分析了土壤条件、基础尺寸对杆塔基础接地的影响。结果表明,当上层土壤厚度较浅时,降低下层土壤电阻率对减小杆塔基础接地电阻效果明显,准确估计下层土壤电阻率对接地计算有重要影响,增大基础尺寸可降低接地电阻。     

杆塔接地装置冲击散流规律模拟试验

杆塔接地装置的冲击散流特性直接影响接地装置冲击接地电阻的大小,根据接地装置的散流规律来设计和优化接地装置的结构可有效提高接地装置的接地效果,通过模拟试验研究了六种接地装置的电流分布规律和冲击散流特性。试验结果表明,单根接地体主要通过接地体末端散流;接地体上漏电流分布越均匀,接地体的冲击接地电阻越小;水平放射型接地体上漏电流分布不均匀,主要通过四条射线上靠近注入点处和末端的导体段散流;接地体导体间的屏蔽效应会影响接地体上漏电流的大小和分布规律。试验得出的冲击散流规律,为提高接地装置在实际应用中的接地效果提供了参考。     

线路杆塔接地装置雷电冲击特性仿真计算与模拟试验

杆塔接地装置的冲击接地电阻值直接影响输电线路的防雷效果,降低杆塔冲击接地电阻是降低线路雷击跳闸率的有效措施。采用ATP EMTP仿真计算和模拟雷电冲击试验的方法,对杆塔接地装置的雷电冲击特性进行了研究,设计了一种改进型接地装置。经仿真分析验证,在不改变接地装置覆盖面积的情况下,该装〖JP2〗置比普遍使用的接地装置型式具有更好的雷电冲击特性,可作为高土壤电阻率地区改善线路防雷的有效途径。     

输电线路杆塔分形外延接地网接地特性及影响因素研究

降低输电杆塔接地电阻是减少雷击跳闸事故的重要措施,而山区等地势复杂区域存在传统外延接地网施工困难、土壤电阻率高等问题。提出基于分形理论的分形外延接地网敷设方案。采用有限元仿真软件建立分形外延接地网模型,研究角度、分形维数、分形层数等因素对接地电阻、分流系数的影响,并比较典型外延接地网的接地特性。研究表明,适中的角度、较小的分形维数及分形层数有利于促进分形外延接地网散流降阻。该研究可为地势复杂且土壤电阻率高的山区等区域输电线路杆塔接地设计提供参考。     

接地电阻测量与三维地网

许多发、变电站建在山区或者周边环境比较恶劣,所处位置的土壤电阻率比较大,即便是建在城市中的发、变电站也要受到占地面积的限制。因此如何在这些高土壤电阻率、扩张裕度有限的地区,使发、变电站地网满足设计规范标准,以确保人身及设备的安全,则是人们所关心的问题。首先需要准确测量接地电阻的大小,测量接地电阻的方法很多,通过分析接地电阻测量的基本原理,探讨理想接地球体状况下的三极直线法（0．618法）和三极三角形法（30°夹角法）,对类似接地工程的设计、施工及测量具有一定的参考价值和借鉴作用。实践表明：增设垂直接地体,采用三维立体接地网（文中简称三维地网）新技术,对于降低接地网接地电阻、减小接触电压和跨步电压是一项行之有效的措施。     

接地电阻和土壤电阻率及隐蔽泄流地网测量的输电杆塔防雷技术

针对传统技术对输电杆塔的防雷诊断只是以测量接地电阻为基础,这种测量方法测量误差大。根据规程要求,提出了一种基于接地电阻和土壤电阻率及隐蔽泄流地网测量的输电杆塔防雷技术。文中接地电阻测量主要基于直线三极法测量,土壤电阻率测量则基于四极法测量,隐蔽泄流地网测量主要通过测量输电杆塔与地网隐蔽导通时两端电流的方式监测。关于接触电阻以及土壤电阻率,通过季节系数修正方式提高准确度。实践表明：基于接地电阻和土壤电阻率及其隐蔽泄流地网测量技术能够精确测量,利于输电杆塔选择合适的防雷技术。     

水下地网在山区高土壤电阻率地区变电站接地网改造中的应用

针对山区变电站易受雷击,而山区的土壤电阻率偏高,变电站接地网的接地电阻难以降低,提出了在山区高土壤电阻率地区的变电站接地网改造中利用附近湖泊设置水下地网,通过仿真计算分析了几种具体的实施方案,并选择一个方案在桌高山变电站实施了接地网改造,改造后的实测结果表明该方案正确、有效,可供借鉴.     

基于有限元法的输电线路杆塔接地网电磁特性研究

针对输电线路杆塔金属接地体在高频雷电流或短路故障电流作用下,接地电阻呈现的阻抗特性,采用有限元计算方法,对铜、钢等典型接地材料在高频电流作用下的趋肤效应与电感效应进行仿真对比。结果表明,铜材料的趋肤效应和电感效应低于钢材料,在0.05~50kHz高频雷电流作用下,铜接地体和钢接地体的交流电阻范围分别为0.764~9.383、5.969~251.550mΩ,电感值范围分别为1.473~25.171、1.434~2.213μH;2.6/50μs雷电流作用下,当接地体长度大于10m时,接地体的冲击接地阻抗明显大于工频接地电阻。     

考虑土壤非线性电离的杆塔接地装置冲击特性仿真研究

研究杆塔接地装置的冲击特性对输电线路的雷电防护具有十分重要的意义。针对现有场路结合的频域算法对接地装置进行建模时需增加中点节点的问题,提出将中点对地散流均分到导体段两端,建立了考虑土壤非线性电离的不等电位模型,在特高压基地接地试验室进行冲击模拟试验,测量得到不同电流幅值下方框带射线型接地极的冲击特性,并采用同轴圆柱形电极对接地池的土壤进行试验,测得土壤的临界击穿场强。结合冲击模拟试验结果,验证了考虑土壤非线性电离的接地装置冲击特性频域数值仿真程序的正确性。     

计及土壤电离的地网冲击特性分析

针对一般方法及CDEGS在计算接地系统暂态性能时均未考虑土壤电离的非线性特性影响的问题,提出了将CDEGS和自编程序相结合并考虑土壤电离因素对地网冲击特性进行分析的新方法,以不同地网结构为例,比较了该方法与其他考虑土壤电离的频域方法的计算结果。结果表明,本文方法合理、有效、简便、快捷。     

水平直流接地极暂态温度场分析

为分析水平直流接地极温升特性,采用ANSYS软件建立了长9m的水平电极电热耦合动态模型,仿真计算了水平直流接地极暂态温升,获得了暂态温度场的分布规律和温升曲线,与试验结果对比分析表明,水平电极的散流、温升分布呈显著的端部效应,整体呈U字型对称分布;电极端部温升速率最高,幅值最大。仿真计算焦炭床截面对电极暂态温度场的影响表明,增大焦炭床截面可显著降低电极温升,温升最高点位于焦炭床端部周围的土壤中。     

典型地区土壤电阻率的时空特性研究

土壤电阻率是接地工程设计及其腐蚀状态评价不可或缺的参数。通过测量分析全国150个典型土壤地区土壤电阻率,基于Kriging方法推算出未测量区域的土壤电阻率,绘制了全国各种地质地貌条件下春季土壤电阻率分布图及夏、秋、冬季土壤电阻率季节变化系数分布图,并分析了土壤电阻率的时空特性及其原因。结果表明,从季节上看,全国大部分地区土壤电阻率在夏季最小,冬季最大,而乌鲁木齐等地在春季最小,夏季最大;从区域划分上看,西北地区等土壤电阻率偏高,且季节变化明显,华中、华东大部地区土壤电阻率较低,季节性变化不明显。该研究结果能为接地工程设计、丰富电力大数据等提供数据支撑和理论参考。     

输电线路杆塔辅助接地网降阻效率及影响因素研究

输电线路杆塔接地网能够有效降低接地网接地阻抗,保证雷击电流安全地流入大地,实际杆塔施工过程中存在地形受限、盲目施工、降阻效率低等问题。对此,采用防雷接地领域中的CDEGS软件建立双边、单边、方框、垂直4种辅助接地网形式,通过改变外延长度、电流频率、土壤电阻率及土壤结构等因素分析比较4种辅助接地网的散流特性和降阻效率,进而研究降阻效率的影响因素。计算结果表明,杆塔辅助接地网的降阻效率与外延引线长度及辅助接地网终端形式关系密切,并随不同频率电流作用呈现不同的变化趋势,土质及地形条件对辅助地网散流特性有影响。该结论可为复杂地形下输电线路设计与施工、杆塔接地改造提供参考。     

湖泊岸边红壤土渗流对杆塔接地电阻的影响

为研究湖泊水分渗透对红壤土区的杆塔接地装置电阻的影响,采用有限元法结合试验研究了红壤土电阻率与饱和度的关系及水分渗透过程,在CDEGS中构建接地装置模型,提出水分影响系数的概念,计算渗透存在对湖泊周边杆塔接地装置接地电阻的影响。结果表明,红壤土电阻率对水分十分敏感,渗透会改变土壤饱和度的分布,引起土壤电阻率降低,使接地电阻下降;离湖泊越远,杆塔接地电阻越大,水分影响系数越大,水分影响系数呈缓慢-迅速-缓慢的上升趋势。