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。     

杆塔接地网降阻剂降阻效率及影响因素研究

现行输电线路防雷工程采用降阻剂进行降阻时往往面临盲目施工、降阻效率低,降阻长效性差等技术瓶颈。采用CDEGS仿真计算软件建立"一"字型与方框射线型接地网模型,分别针对降阻剂的使用量、材料参数、敷设位置等因素对其降阻效率的影响规律进行计算。通过仿真计算说明不同接地网面积与土壤条件对降阻剂降阻效率的影响,根据仿真计算结果对实际输电线路杆塔接地网采用降阻剂降阻提出相应的施工建议。     

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。     

雷击模拟试验中放电路径观测技术

为给各种环境条件下模拟雷击放电试验中放电路径的观测提供经济可靠的观测方法,采用单反相机并借助于光学滤镜等其他现代电子设备,观测不同环境条件下大量的放电试验现象,总结了放电试验在户外试验场和室内实验室以及在白天和夜间不同光线环境下进行时的观测方法。结果表明,借助单反相机及其配件,采用6~10s的长时间曝光模式并合理设置ISO感光度和光圈大小及其他参数可实现对放电路径的观测,即在户外强光环境下,需借助于ND滤镜,相机ISO感光度需设置较小的值,且采用小光圈,而在弱光或黑暗的户外和室内条件下,相机ISO感光度和光圈均可适当增大。     

SF6断路器预击穿引起并联电抗器合闸过电压的原因及防护措施

为了确保变电站扩建或投运并联电抗器系统的安全性,采用理论分析、现场试验及仿真计算相结合的方法,对并联电抗器合闸产生过电压进行了研究。从SF6断路器瞬态预击穿机理以及波的折反射2个方面理论分析了并联电抗器合闸产生过电压的原因;在ATP-EMTP中建立SF6断路器预击穿模型,并对现场试验进行仿真计算。通过试验和仿真研究发现并联电抗器合闸产生预击穿时,在电抗器首端将出现标幺值为4.0左右的过电压。因此,建议电站投运并联电抗器时采取阻容吸收器进行限压。仿真结果显示,采取阻容吸收装置可以将并联电抗器的最大合闸过电压标幺值限制到1.68,且还可以抑制系统中的谐波。研究发现了变电站并联电抗器合闸预计穿现象,可为投入并联电抗器组时现场防护措施提供参考。     

输电线路雷击接地散流与附近管道过电压防护研究

由于传输走廊紧张,我国架空输电线路建设与输油输气管道常平行或交叉架设。“两线一地”电磁干扰问题、管道安全与防护是热门研究课题,但有关雷击输电线路时临近管道感应过电压的研究较少。文中采用电磁分析软件CDEGS建立简化的杆塔-管道模型,分别针对线路与管道的间距、地质条件及杆塔接地网结构对管道的电磁干扰影响进行仿真,计算分析输电线路杆塔迫近油气管道情况下管道防腐层雷电过电压的影响因素和防护效果,给出管道过电压防护的相关施工建议。研究结果可为输电线路及油气管道“两线一地”综合能源管廊建设和技术改造提供参考。     

输电线路杆塔塔头引雷能力模拟试验研究

为了研究架空输电线路杆塔塔头的引雷效果,笔者建立了按1﹕25比例缩小的平原500 kV典型交流输电线路模型,采用标准操作冲击电压进行了大量的放电试验。通过试验数据分析,笔者得出了杆塔头部至输电线路档距中央方向的绕击概率的变化情况。结合现场运行经验和理论分析可知:杆塔头部的引雷能力明显,但其保护范围有限;在距离杆塔不远区域,输电线路的绕击概率最高。该试验不仅可以为雷电屏蔽模拟试验中电极放置位置提供参考依据,也指出了输电线路中需要加强防雷措施的易遭受绕击区域,对线路安全运行水平的进一步提高具有指导意义。     

变电站大功率并联直流蓄电池组主动均流仿真研究

针对变电站大功率并联直流系统方案及均流技术方案进行研究,选出最适用于变电站的并联型直流供电系统方案,然后分析在并联直流系统下的均流技术和均流控制,提出一种改进的平均电流法,最后通过MATLAB/Simulink搭建电路仿真模型及控制回路仿真模型,完成系统方案及均流方案的设计与仿真。仿真结果表明,混合型并联方案可靠性高、充放电效率高且具有冗余度,所以选择混合型并联方案作为并联型直流供电系统方案;改良的均流系统的闭环控制满足控制回路的稳定性要求,能快速响应均流要求,具有相当高的抗干扰能力,且改良的平均电流法均流精度高、可靠性好。     

10 kV配电线路感应雷过电压特性及影响因素

感应雷过电压是造成配电线路跳闸频繁的主要原因之一。规程法计算配电线路感应雷过电压简化了计算过程,未考虑充分雷电放电物理过程及其他因素的影响。对此,基于HФidalen感应雷过电压计算方法,建立了10 kV配电线路感应雷过电压计算模型,并分析了落雷位置、雷电流幅值及波形、回击速度、大地电导率、线路长度及架空线高度等因素对线路感应雷过电压特性的影响。结果表明,雷电流波前陡度、回击速度、大地电导率、线路参数等显著影响线路感应雷过电压波形;配电线路感应雷过电压幅值随雷电流幅值、回击速度的增大而近似线性增大;配电线路感应雷过电压幅值随雷击点与线路间距、波前陡度、大地电导率的增大而非线性减小。研究成果可为配电线路防雷提供参考。     

模型比例对架空输电线路雷电屏蔽模拟试验的影响

为了研究模型比例对输电线路雷电屏蔽模拟试验的影响,采用操作冲击电压,分别对按1:80、1:40和1:25比例缩小的平原500kV典型线路模型进行了放电试验。根据试验数据,绘制出了空间落雷点的绕击率分布图,并采用面积法计算了3种情况下的绕击率,分别与采用规程法、电气几何模型(electrogeometric model,EGM)法、改进EGM法的计算结果进行了对比。结果表明:空间落雷点绕击的概率分布图与采用EGM法计算得到的绕击空间分布规律基本一致;采用高速摄影可以观测到当主放电击中避雷线(导线)时,避雷线(导线)上竞争失利的残余迎面流注。采用操作冲击电压进行了雷电屏蔽模拟试验,所得到的各比例模型下线路的总绕击率相差甚远,放电分散性明显;模型尺寸对试验结果的影响较大。