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。     

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。     

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。     

接地装置冲击特性场路耦合分析方法研究

输电杆塔接地装置的冲击特性是影响输电线路安全运行的重要因素之一,在低土壤电阻率下由于忽视接地装置的冲击特性给电网的安全运行带来隐患。因此,结合接地装置的电路理论、电磁场理论和有限元方法提出一种分析接地装置冲击特性的场路耦合分析方法。综合考虑接地体在高频下的自感、互感及电流在土壤中的散流特性,减少模型等效,计算精度较高。利用该方法分析了低土壤电阻率下注入电流频率为0～500kHz的接地体性能及2.6/50μs的冲击电流下导体电势分布,并与CDEGS软件分析结果进行对比,验证了该方法的有效性。     

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。     

220 kV输电线路塔基接地散流特性优化研究

输电线路塔基接地装置的散流性能直接影响电力系统的安全、稳定运行。针对桩基自然接地提出利用基坑垂直空间外敷树枝型垂直接地装置,采用COMSOL仿真软件建立220kV输电线路塔基计算模型,与传统外延人工水平接地装置进行对比,并分析不同接地材料对接地装置降阻效果的影响。结果表明,由于树枝接地体良好"端部效应"的影响,在高阻土壤条件或向注流点注入高频电流时,与外延人工水平接地装置相比,树枝型垂直接地装置具有高比例的散流比,可快速地将电流泄放到土壤深处,有效降低接地电阻;针对接地装置材料的研究表明,采用柔性石墨接地材料的装置随入地电流频率的升高具有更小的接地阻抗,这在输电线路杆塔中具有较为明显的工程使用价值。     

栗雨变电站接地电阻的设计与改善

电气装置接地的主要作用是防止人身遭受电击、设备和线路遭受损坏、预防火灾和雷击、防止静电损害和保障电力系统正常运行。如果接地电阻不能满足要求,接地电流太大．会严重威胁电气设备及线路安全。甚至引起系统事故。在土壤高电阻率地区,接地装置要做到规定的接地电阻值在经济上可能会极不合理。因此,其接地电阻允许值可适当放宽。如何降低土壤高电阻率变电站的接地电阻．怎样做才是最有效、最经济的方法．就是本文中讨论的问题。     

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。     

基于平面复合降阻材料的杆塔基础接地降阻研究

杆塔基础自然接地作为输电线路重要的接地装置,能减少外延接地及降阻施工成本。针对特高压输电线路杆塔基础接地提出基于平面复合降阻材料的塔基外敷接地降阻策略,首先,采用CDEGS仿真计算软件建立特高压杆塔单根浇注桩接地计算模型,分析均匀土壤、多层土壤、混合土壤三种条件下的外敷接地降阻效果;然后,通过单个塔基外敷计算模型分析外敷材料不同敷设方式的降阻效率;最后,计算完整杆塔基础外敷接地降阻效率和散流分布特征,并与水平人工外延接地降阻方式进行对比。结果表明,外敷接地降阻效率与土壤条件、敷设位置等因素有关,在高土壤电阻率条件下,塔基外敷接地降阻效率超过22%,与水平人工外延接地相比,塔基外敷接地降阻的散流比超过96%,接地材料利用率高,可减少征地和二次接地施工成本。     

输电杆塔雷电冲击全波电磁扩散响应数值模拟方法

输电杆塔遭雷电冲击会形成故障电流,容易在其附近形成跨步电压,造成严重危害,因此需要对输电杆塔雷电冲击全波的电磁扩散响应数值进行模拟,构建线路-杆塔-接地网的一体化模型,研究土壤电阻率、雷电幅值、波前时间对输电杆塔雷电冲击全波电磁扩散的影响。研究结果表明：电磁扩散响应速度随土壤电阻率与波前时间的增加而降低;雷电幅值的增大会导致电流密度与电磁扩散速度的增加,其对电磁扩散响应有积极作用。实验时间内,在雷电幅值影响下,电磁密度与电磁扩散速度均未出现峰值;而在土壤电阻率与波前时间的影响下,电磁密度与电磁扩散速度均存在峰值。     

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。     

基于回路阻抗测试的输电线路防范误操作方法

针对输电线路带地刀或临时接地线合闸误操作问题,提出了一种基于线路对地回路阻抗测试结果判定线路对地状态,从而避免误操作的方法。通过理论分析和数值计算,明确了线路末端有无接地点时回路阻抗的差异。基于仿真模型,计算了线路有无接地条件下的回路阻抗,并比较分析了信号源频率、长线路换位、杆塔接地电阻、土壤电阻率对回路阻抗检测结果的影响,最终提出了线路送电条件判据。在某110kV输电线路上,针对单相接地、三相接地、相间短路的回路阻抗进行了实测。实测结果与仿真计算结果吻合,验证了所提方法的可行性。     

水平接地体的雷电冲击特性研究

为研究雷电流经水平接地体时的冲击特性,采用电磁暂态计算程序(ATP-EMTP)仿真法对水平接地体在脉冲电流下的冲击特性进行分析,得出接地体的几何尺寸和土壤电阻率对冲击接地特性的影响。探讨了冲击电流和接地体电位达到峰值的时间差与接地体尺寸、土壤电阻率的关系。仿真结果表明:冲击接地电阻的大小随接地体尺寸的增加而减小,趋势渐缓,直至稳定;冲击接地电阻大小与土壤电阻率成正比。     

基于线路杆塔冲击降阻效果的火花刺布置方式优化设计

鉴于改变线路杆塔接地装置的局部结构,加装针刺状短导体(也称火花刺)可有效降低其冲击接地电阻,建立多种加装火花刺结构的线路杆塔接地体模型进行仿真计算,分析火花刺布置方式的加装角度、分支位置及数量改变对冲击接地电阻的影响。结果表明,针刺导体间的电流屏蔽效应是影响火花刺降阻效果的主要因素,据此提出火花刺的优化布置方式。计算典型线路杆塔接地网模型加装火花刺的冲击降阻效果,其中以垂直方式加装24m火花刺能达到11.34%降阻率,为实际工程应用提供了参考。     

长江水位下降及降雨条件下荆江河段岸坡渗流特性研究

为了研究荆江河段岸坡土体的渗流特性及失稳机理,对荆江中州子护岸工程段河岸土样做了渗透系数和土水特征曲线室内试验,并基于Van Genuchten模型对土水曲线的试验结果进行拟合。在获得土体水力参数的基础上,根据该河段岸坡二元结构土体的特点,基于饱和—非饱和渗流理论,探讨了水位下降及降雨条件下岸坡不同粘性土层厚度对岸坡渗流场的影响规律。结果表明,地下水的下降速率随粘性土层厚度的增加而减少;粉质粘土层厚度越大,降雨对岸坡孔压场的影响范围也越大,且在一定程度上增大了土体的暂态饱和区,不利于岸坡的稳定性。