石墨烯复合接地装置在杆塔接地中的应用

针对高土壤电阻率、强腐蚀土壤环境下输电线路杆塔接地装置降阻困难、腐蚀严重、敷设不便等实际问题,应用一种接地新型材料—石墨烯复合接地装置,可有效解决上述问题。本文简要概述了石墨烯复合接地装置的组成及特性,对比分析不同土壤电阻率下镀锌圆钢、石墨基柔性接地体与石墨烯复合接地装置的工频与冲击接地电阻特性,计算分析工频故障电流通过接地装置散流时的跨步电位差分布特性,最后通过500 kV线路杆塔接地装置实际应用证明该材料可有效满足实际工程需求。     

杆塔钢筒基础桩冲击散流特性研究

降低杆塔冲击接地电阻是输电线路防雷重要措施,杆塔接地系统的冲击散流特性主要受接地装置形状及土壤结构影响.应用CDEGS仿真研究了预制钢筒桩基础及其接地系统的冲击散流特性,获得了锚栓长度及数量、分层土壤结构以及加装水平接地极对钢筒桩基础冲击散流的影响;并在此基础上提出了应用预制钢筒桩基础降阻策略.可为输电线路接地工程提供...     

接地网形式对近水源区杆塔接地网外延降阻影响

为研究雷击电力杆塔时杆塔接地网降低接地电阻的效果，建立近水源平原和山区的单桩塔接地网和四桩塔接地网模型，计算不同土壤电阻率、电流频率下接地网形式对近水源区杆塔接地电阻的影响，并对比分析平原和山区地势条件下杆塔接地网形式的最优方案。仿真结果表明：接地网的接地电阻随着土壤电阻率和电流频率增大而升高。对于近水源的平原地区，单桩塔“米”字型接地网在单桩塔中降阻效果最显著，以单边外延接地网为比较基准，在工频和高频条件下的平均降阻效率分别为64.49%和76.15%;四桩塔方框带射线和垂直接地极型接地网在四桩塔中降阻效果最显著，以方框型接地网为比较基准，平均降阻效率在工频和高频条件下分别为56.99%和44.68%。对于近水源的山坡地区，单桩塔“米”字型接地网降阻效果在单桩塔中最显著，以单边外延为比较基准，在工频和高频条件下的平均降阻效率分别为48.11%和55.93%。四桩塔方框带射线型接地网、方框带射线和垂直接地极型接地网、方框射线末端带垂直接地极型接地网降阻效果差距不明显，以方框型接地网为比较基准，在工频条件下和高频条件下平均降阻效率分别为64%左右和71%左右。     

杆塔基础外敷螺旋接地装置的冲击散流优化研究及其应用

为有效降低高压输电线路杆塔接地装置的雷电冲击接地电阻，本研究充分利用杆塔基础的垂直空间，采用一种螺旋状接地装置沿杆塔基桩表面敷设直至基桩底部，在更大限度散泄冲击电流的同时降低水平外延射线的铺设难度。研究了冲击接地电阻的原理及其在CDEGS软件仿真计算中的实现方法，并对计算方法进行了可靠性验证。建立考虑雷电流冲击下的土壤非线性电离的接地模型，研究不同雷电流幅值、土壤电阻率下螺旋接地装置的冲击特性，从而进行螺旋结构的优化选择；以110 kV输电杆塔典型四角放射型接地网为原型，对比计算双层土壤下杆塔基础外敷螺旋装置前后所需外延射线的长度，分析杆塔基础外敷螺旋接地装置的应用效果，为螺旋接地装置的推广使用提供理论基础以及方法参考。     

HM-JD-L28型新型石墨复合接地体与常规降阻方式降阻效果的对比分析

输电线路杆塔接地对电力系统的安全稳定运行至关重要,降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平,减少线路雷击跳闸率的主要措施。介绍了HM-JD-L28型新型石墨复合接地体的性能特点并将其与常规降阻方式如:接地模块、降阻剂、增加射线长度等在不同情况下的降阻效果进行了分析对比,对如何使用接地模块、降阻剂提出了意见:不推荐在土壤电阻率低于500Ωm的地区使用接地模块及降阻剂,降阻效果不明显。     

杆塔接地体冲击对输电线路雷电反击分析

为了减少雷害事故的发生,为输电线路防雷提供科学依据,计算输电线路雷电反击跳闸率时必须考虑杆塔接地体冲击特性。通过EMTP建立了线路及杆塔模型,考虑雷电流作用下接地体冲击特性,分析线路反击时杆塔和接地体暂态电压变化规律。计算不同土壤电阻率和接地体长度下线路反击跳闸率,同时讨论工频电压对反击跳闸率的影响。分析结果表明:雷电流幅值较大时,接地体冲击接地电阻降低明显。工频电压对线路反击跳闸率有一定影响。增加接地体长度和降低土壤电阻率可以有效减少线路反击跳闸率。     

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。     

有限面积下并行线路杆塔接地网级联降阻及电位分布特性研究

现行输电线路杆塔接地施工往往受制于耕地植被、道路建筑、征地赔偿成本等原因无法采用外延降阻。针对有限施工面积条件下杆塔接地网的接地降阻问题，提出并行输电线路杆塔级联接地降阻策略并验证其可行性。首先，建立相邻输电线路杆塔接地网级联接地散流计算模型，通过仿真分析了接地材料参数、级联引线长度、土壤电阻率、入地电流频率等因素对接地电阻的影响规律；然后，对比分析级联接地模型与方框外延接地模型的降阻效率；最后，分析了相邻杆塔接地网级联条件下的导体电位分布特征。计算结果表明：相比于传统的方框外延降阻方式，采用级联接地结构的相邻杆塔降阻效率更高；级联接地网的散流特征受入地电流频率和材料参数影响较大；相邻杆塔接地网级联增大了电流的散流区域并降低受雷线路的塔顶电位。     

输电杆塔混凝土桩基接地散流与结构优化研究

电力输电线路杆塔除桩基自然接地体外往往需要额外敷设人工外延接地体,实际工程中人工外延接地往往受地形、征地以及施工难度所限,提高杆塔桩基自然接地的接地散流效率具有重要意义.笔者提出基于柔性石墨复合接地材料搭建杆塔桩基立体"笼"式外敷接地装置,采用COMSOL仿真软件建立混凝土杆塔桩基散流计算模型,针对典型杆塔桩基采用"笼"式外敷接地装置的不同敷设方式、根开间距等因素进行仿真计算,验证"笼"式接地装置对杆塔散流的影响,最后针对整个杆桩基础,对比了桩基外敷接地与传统人工外延接地的散流效果.计算结果表明:随着土壤电阻率的提升,桩基"笼"式外敷接地装置的降阻效率始终保持在19％以上;与人工外延接地装置相比,外敷接地装置的散流比在90％以上,可以有效地分担桩基钢筋的散流占比;当入地电流中包含冲击高频分量时,外敷接地装置的降阻效率始终在20％以上,且外敷接地装置的散流比高于人工外延接地体.     

输电线路杆塔接地电阻控制值的差异化设计研究

为提高输电线路杆塔接地装置设计的科学性和针对性，在分析反击跳闸率和接地电阻的影响因素的基础上，提出了基于输电线路反击跳闸率控制目标和蒙特卡洛法择优筛选的杆塔接地电阻控制值的差异化设计方法。即充分考虑影响反击跳闸率的各因素，根据杆塔结构参数、绝缘子串参数、沿线土壤电阻率、地形、雷电参数等进行反击跳闸率计算和区段划分，对各区段反击跳闸率进行加权平均获得线路总体反击跳闸率，再将其与反击跳闸率控制目标进行比对，并通过蒙特卡洛法实现在多种区段划分和接地电阻控制值中的择优选择，作为杆塔接地电阻的优化设计控制值。给出了蒙特卡洛法计算步骤和典型实例，计算结果满足预设要求。     

考虑土壤火花击穿特性的针刺式接地装置降阻研究

杆塔接地电阻超标大大增加输电线路雷害风险，进行基于冲击降阻效果的接地装置优化设计很有必要。研究发现在接地极上加装针刺短导体能够改善接地装置冲击特性，基于电磁场麦克斯韦微分方程建立了考虑土壤火花击穿特性的接地装置冲击特性有限元模型，然后分析了在水平接地极上添加针刺的降阻机制，最后基于有限元模型仿真研究针刺长度、数量和加装方式对冲击接地电阻的影响规律。结果发现，针刺长度和数量增加都能够降低冲击接地电阻，随针刺数量增多单根针刺降阻效率逐渐下降，添加单根针刺时采用单边竖直加装方式具有最好的降阻效果，受针刺导体间的屏蔽效应影响，针刺数量较多时水平单边和竖直单边相间排列加装的方式降低电阻值更多，所得结论可以为针刺在水平接地极上的布置方式提供参考。     

考虑火花效应的接地装置冲击散流特性有限元计算分析

为了计算输电线路杆塔接地装置的冲击散流特性并考虑火花效应的影响,本文结合土壤击穿模型,采用有限元法(FEM)求解了非线性电阻率下的磁准静态方程,模拟了雷电流的地中散流及土壤电离的过程。随后,讨论了土壤击穿模型参数对冲击接地电阻的影响,分析表明:土壤临界击穿场强E_c是影响冲击接地电阻的主要参数,为简化计算并考虑土壤分散性的平均影响,建议取E_c=3 kV/cm,剩余电阻率系数k及电阻率衰减系数n的影响较小,建议取k=7%,n=0. 75。最后,进一步补充计算了垂直接地体、针刺型接地体及实际接地装置的冲击散流特性,为实际输电线路杆塔接地设计与分析提供参考。     

季节性冻土环境下输电杆塔地网接地特性研究

季节性冻土的融冻循环过程会导致土壤电阻率和冻土层分界面随季节变化,冬季输电线路杆塔地网接地电阻可能上升,甚至超过标准限定值,影响线路的安全稳定运行。为了研究季节性冻土因素对杆塔地网接地电阻的影响,仿真研究了冻土层结构及冻土层厚度对其接地电阻的影响,并采用柔性石墨和圆钢接地材料同沟敷设的方案对实际输电线路杆塔地网进行了改造,对比分析了接地电阻的差异。研究结果表明:在不同冻土层结构和冻土层厚度情况下,柔性石墨地网相比于圆钢地网,其接地电阻最大降阻率分别达到了18. 76%和23. 65%。研究成果可为季节性冻土环境下输电线路杆塔接地降阻提供参考。     

基于杆塔耐雷水平的冲击接地阻抗控制值计算研究

输电线路杆塔冲击接地阻抗作为影响输电线路耐雷水平的重要因素，在杆塔的接地设计以及状态评估方面应该重点考虑，因此需要提出杆塔冲击接地阻抗控制值。通过建立110 kV、220 kV、500 kV的输电线路模型，计算了不同冲击接地阻抗情况下输电线路的耐雷水平，并基于我国对各电压等级输电线路雷击跳闸率的要求，计算得到各电压等级输电线路杆塔冲击接地阻抗控制值，可为输电线路杆塔的运行维护和状态评估提供参考。同时计算了典型方框带射线杆塔接地体在不同土壤电阻率下满足冲击接地阻抗控制值的最小射线长度，避免了仅凭经验估算造成的施工材料浪费，为实际工程建设提供了参考数据。     

基于有限元计算的输电线路杆塔基础接地特性分析

为了探究输电线路杆塔基础接地特性,应用有限元软件COMSOL对影响单基式杆塔基础接地特性的外敷接地体分段数和混凝土电阻率,以及影响多基式基础接地特性的外敷方式和浇注桩间距进行仿真计算,研究5种接地型式对接地电阻和地面电位分布的影响。仿真计算结果表明:对于单基式基础,外敷接地体分段数、混凝土电阻率对接地电阻影响不大,但外敷接地体分段数对分流系数有影响;对于多基式基础,整体外敷均压效果较好,浇注桩间距越大,接地电阻越小,地面电位分布越均匀;5种接地型式中,根开外围方框配合外敷柔性面状电极的经济性、降阻、均压的效果均为最优。该研究可为实际输电线路杆塔基础接地施工和结构优化提供一定的参考。     

3种防雷技术在确保反击耐雷水平时的配合应用方法

高土壤电阻率地区输电杆塔接地降阻困难,采用其他防雷措施与降阻措施配合使用,以确保输电线路的反击耐雷水平,可取得更好的技术经济效益。采用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP搭建输电线路雷电过电压仿真模型,分别研究110 kV、220 kV和500 kV输电线路降低接地电阻、增加绝缘子片数以及加装线路避雷器对其反击耐雷水平的影响。结果表明,接地电阻允许值从20Ω放宽至25Ω时,线路的绝缘子片数仅需增加1片即可达到接地电阻值为20Ω时的耐雷水平;在线路两边相同时安装线路避雷器时,110 kV、220 kV和500 kV输电线路的反击耐雷水平分别提升了59.15%、63.1%、95.8%。通过经济比较,认为4 000Ω·m的高土壤电阻率地区降阻方案具有较差经济效益,放宽接地电阻并在加装两边相避雷器的方案具有较好的综合技术经济效益。所得结果,可为降低高土壤电阻率地区输电杆塔设计、施工成本提供方法指导。     

高土壤电阻率地区柔性石墨复合接地材料与圆钢接地材料的有效长度对比研究

改善杆塔接地能够有效的降低输电线路雷击跳闸率,对于高土壤电阻率地区的杆塔,减小冲击接地电阻是降低雷击跳闸率的关键,而减小接地体冲击接地电阻可以通过延长接地体长度来实现,但是当长度超过一定值时,延长将不再有效。因此研究接地体的有效长度、选取有效长度更长的接地材料,对降低接地电阻有着重要意义。首先分析了接地体有效长度的物理意义,然后运用CDEGS仿真软件计算工程中常用的镀锌钢和柔性石墨复合材料水平接地体的工频接地电阻与接地体长度、冲击接地电阻与接地体长度之间的关系。由此对比在高土壤电阻率情况下柔性石墨复合接地材料的和镀锌钢材料的有效长度,并分析其原因。此后采用冲击散流试验加以验证,最后得出结论,高土壤电阻率情况并通以冲击电流时,柔性石墨复合材料接地体有更长的有效长度。     

试论山区35KV输电线路杆塔接地降阻之方法

当前,在35KV输电线路中设置杆塔接地网能够有效的防雷,但是接地电阻的高低直接影响着防雷的效果,尤其是对山区35KV输电线路的防雷有着非常大的影响。通常情况下,山区电网的电压等级比较低,电网的主要支撑就是35KV输电线路,加上山区的地形复杂、土壤的电阻率相对较高,这就使得杆塔接地有着非常高的电阻。基于此,本文就从实际出发,对山区35KV输电线路杆塔接地降阻的方式做一些具体谈论和研究。     

时变接地电阻对输电线路耐雷水平的影响分析

冲击电流作用下,输电线路杆塔接地装置接地电阻呈现非线性时变特性,考虑接地电阻时变性对架空输电线路雷击暂态过电压及线路耐雷水平的影响是进行准确的输电线路防雷设计并提升其耐雷水平的基础。基于电磁暂态软件PSCAD建立了考虑时变接地电阻的220 k V同塔双回输电线路模型,分析了时变接地电阻对杆塔各处暂态过电压及输电线路耐雷水平的影响;并在此模型中添加"疏导型"防雷装置-并联间隙,分别计算考虑与不考虑时变接地电阻时并联间隙对输电线路耐雷水平的影响。结果表明:接地电阻大于20Ω时,定值接地电阻和时变接地电阻下输电线路耐雷性能及并联间隙安装方式相差较大。高土壤电阻率地区输电线路防雷设计应考虑接地电阻的时变性对输电线路耐雷性能的影响。     

复杂土壤结构对杆塔接地装置冲击 特性影响分析

随着电网输送距离的增大,输电线路不可避免要跨域河流、山地等复杂地形,准确计算复杂土壤结构中杆塔接地装置的接地参数及其冲击散流特性是输电线路杆塔接地装置优化设计的基础。本文基于有限元数值计算方法,建立了考虑河流、山体的块状土壤结构模型,对接地装置散流过程土壤中电流密度和电场强度进行分析;并对河流与接地装置的距离、山体的坡度、山体顶面积对接地装置冲击接地电阻的影响进行定量的分析。结果表明:高土壤电阻率地区,接地装置与河流距离小于5 m时,河流对接地装置散流以及冲击接地电阻影响较明显;当山体顶面积为20 m×20 m时,坡度5°≤α≤75°,接地装置敷设于山顶和山侧时,接地装置冲击接地电阻值分别增加了79. 6%和32%,山体输电线路防雷设计应综合考虑山顶面积和坡度对接地装置散流和冲击接地电阻值的影响。