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。     

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。     

输电线路杆塔接地网典型接地材料散流特性研究

锰铜、圆钢及石墨复合接地材料作为输电线路杆塔接地网常见的三种接地材料,因材料本身电磁参数的不同使得接地体工频与冲击散流特性有区别。为此针对三种典型接地材料,采用软件CDEGS对3种接地体进行仿真建模计算,分别对比分析了3种常见金属及非金属接地材料在不同频率、不同土壤条件及不同直径下的接地散流特性,阐述了接地体散流特性对接地阻抗的影响并给出结论,研究结果为输电线路杆塔接地网选材及外延降阻设计提供参考依据。     

交流特高压杆塔基础混凝土温升研究

针对特高压线路杆塔基础故障散流时引起混凝土温升问题,基于热力学有限元分析理论构造杆塔基础模型块,在比较ANSYS软件仿真和试验结果的基础上确立了混凝土发热仿真分析的可行性和有效性。对典型垂直四塔基单桩特高压杆塔基础散流情况下混凝土最大温升计算表明,杆塔基础混凝土的热稳定性能得到保证。     

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。     

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。     

柔性石墨复合接地材料在线路-管道交叉点过电压防护中的应用研究

柔性石墨复合材料相比传统金属材料具有诸多优势。将柔性石墨复合接地材料应用于输电线路-管道交叉跨越点管道过电压防护,提出改进交叉线路杆塔接地网形状和敷设防护线两种限压方法,并对比分析柔性石墨复合接地材料与传统金属材料的防护效果。仿真计算结果表明：改进接地网形状可有效降低管道感应电压和涂层感应电压以及涂层内外电势差;在接地体外延线长度相同条件下,石墨复合接地材料和金属材料的防护性能相仿;敷设防护线可明显减少线路对管道的持续电磁干扰,且可限制线路遭受雷击时的管道过电压。相关研究结论可为油气管道绝缘层防护的材料选型与设计施工提供参考。     

山脊风电机组多向辅助接地网散流特性与影响因素研究

风电机组遭受雷击时极易损坏。内陆风电机组通常架设在山脊、山顶等复杂地形处,较高的地面落雷密度造成风机雷害事故频发。文章针对典型山脊地形条件下的风电机组,分别建立单边辅助和双边辅助接地网模型;通过仿真计算,对比分析了传统镀锌钢接地材料和新型柔性石墨接地材料作为辅助地网材料时的接地特性;分析了外延引线长度、数量对单向辅助接地网的影响;并对多向辅助接地网进行了散流特性分析和结构优化。计算结果表明:在高频电流作用下,选取合适的外延引线长度、数量,有利于增大分流系数和降低机组接地电阻值;多向辅助接地网比单向辅助接地网降阻效果以及散流特性更好,且主接地网两侧辅助接地网长度相同时,降阻效果最明显。在实际工程中,采用柔性石墨接地体,有利于实现山脊风电机组多向辅助接地网的均衡散流。     

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。     

交流特高压输电线路线下电场强度改善措施研究

提高杆塔高度,即提高导线对地高度,是控制交流特高压输电线路地面电场的主要方式之一。由于特高压线路跨越距离长,若大范罔地提高杆塔高度,将会较大地增加工程成本。特别是在某些环境敏感区域,当杆塔高度降低以后,由于导线对地距离减小,地面电场强度增大,有可能超过国家相关标准。因此研究降低线路地面场强的措施,如架设接地屏蔽线等方法．是交流特高压工程中急需考虑的技术问题。主要针对屏蔽线的不同架设方式对线路地面电场进行计算研究,通过分析比较各种屏蔽线架设方案下的场强水平,提出最优的屏蔽线架设方案。     

免开挖输电线路金属锚基础研究与应用

新型金属锚基础采用免开挖方式,充分利用原状土层力学性能来稳定杆塔。介绍了其研制过程及近年来在国内输电线路中应用实例,提出了设计应用于特高压输电线路工程杆塔基础的建议。     

特高压直流杆塔新型复合横担布置研究

借鉴以往复合横担杆塔的设计经验,从绝缘配置、电磁环境、空气间隙、电位分布计算和纵向不平衡张力等方面对特高压直流线路杆塔的复合横担布置方式进行研究,通过对杆塔钢材、基础指标、绝缘子串费用以及线路走廊费用进行综合经济比较,选择出合理的复合横担布置方案,为特高压直流线路复合横担塔设计提供借鉴和参考。     

盐湖地区输电线路基础沉降控制研究

针对盐湖地区输电线路杆塔基础建设中所面临的盐渍土结构强度低这一特殊地质条件,通过开展平板载荷试验对比分析了不同碎石换填厚度下盐渍土地基的承载特性,并以新疆与西北主网联网750kV第二通道输变电线路工程的斜柱式基础为设计原型计算分析了基础的最终沉降量,分析得到了盐湖地区盐渍土软弱地基的沉降控制处理方案。结果表明,在盐湖地区输电线路地基基础工程中采用基底换填碎石的方法可显著提高地基承载力,有效降低基础沉降量。     

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。     

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。     

大跨越输电塔—线体系脱冰振动模型试验

输电线路脱冰振动响应给电网的正常运行带来重大的安全隐患。为精确分析大跨越输电塔—线体系中导地线脱冰对铁塔造成的动力冲击响应,以晋东南—南阳—荆门1 000 kV特高压输变电工程中的黄河大跨越段为原型,对覆冰条件下五塔四档线塔—线体系模型的脱冰冲击响应进行了模拟试验,通过对比分析塔—线体系在不同脱冰工况下杆塔的动力响应,获得输电杆塔的最不利脱冰工况,找出了输电塔在脱冰冲击作用下的最不利位置。利用ANSYS软件建立与试验模型相应的输电塔线体系模型,采用完全法瞬时动力分析模拟导、地线脱冰,提取各个测点应变,所得结果与试验结果吻合。     

盐湖地区输电线路杆塔基础选型及其防腐研究

针对盐湖地区盐渍土强腐蚀性、地基土软弱、地下水位高等特殊地质条件,结合新疆与西北主网联网750kV第二通道输变电线路工程杆塔基础大荷载作用情况,进行了盐湖地区杆塔基础设计选型与方案优化,提出了采用玻璃钢护套包裹进行防腐处理的斜柱式基础,并总结了其关键施工技术。结果表明采用玻璃钢护套进行防腐处理的斜柱式基础可在盐湖地区输电线路杆塔基础工程中推广应用。