扩径石墨复合接地材料的接地体散流特性研究

目前在输电线路杆塔接地网中应用广泛的接地材料包括镀锌扁钢、锰铜等传统金属材料,但在高频电流条件下传统金属接地体存在明显的集肤效应,进而影响其散流特性,新兴的非金属石墨复合接地材料因其"导电不导磁"的特性有效改善了上述问题。针对石墨复合接地体的结构进行优化进而制备了扩径石墨复合接地体,利用有限元仿真分析其集肤效应,并采用CDEGS软件仿真分析传统金属接地体、实心石墨复合接地体及扩径石墨复合接地体在不同频率、不同土壤情况、不同直径条件下的散流特性。研究结果表明,在高频高阻条件下,扩径石墨复合接地体的散流特性明显占优,相同截面积下,30%～40%的扩径率可以有效减小接地体的集肤效应。     

杆塔接地网跨越公路路基接地散流特性与行人安全防护

针对城镇人口密集区输电杆塔与公路临近时接地网散流特性及公路路面跨步电压分布问题,本研究建立杆塔接地网及公路路基模型,研究公路路基宽度、主接地网与公路间距离和辅助接地网形式对接地网分流系数及跨步电压的影响,并提出为跨越公路路基接地体添加绝缘层的防护措施。研究结果表明：公路路基宽度的增加使得接地网分流系数降低及路面跨步电压增大;随着频率的改变,主接地网与公路之间距离对接地网接地特性影响不同;垂直型辅助接地网与其他辅助接地网形式相比受公路路基影响最小;跨越公路路基接地体添加绝缘层后降低路面跨步电压效果比较明显。研究结果可为城镇输电线路杆塔接地装置的设计提供参考。     

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...     

基于有限元分析的石墨基柔性接地体冲击接地特性研究

针对目前电力系统中存在的接地体严重腐蚀问题,新型柔性石墨接地材料得到了一定程度的应用,然而对于该材料接地特性的研究依然不够完善,选用接地体时沿用金属接地体的设计思路,因此在实际使用过程中仍然存在一定问题.基于此,笔者在考虑土壤非线性火花效应的前提下,建立了接地体有限元分析模型,通过试验验证仿真模型准确性后,比较研究了石墨基柔性接地体与钢接地体之间冲击接地特性差异,并以此为依据对两种接地体的有效长度进行了相应分析,同时还确定了两种接地体在不同频率电流下的趋肤深度.研究结果表明:接地体的冲击接地电阻主要与接地体尺寸相关,材料自身电气特性影响相对较小,同时石墨基柔性接地体有效长度相比钢接地体较长,且其趋肤效应较弱,因此接地材料的整体利用率较高.     

考虑火花放电效应的典型接地材料冲击特性研究

雷击是造成输电线路发生跳闸和停运事故的主要原因。"防雷在于接地",对输电线路的接地网的冲击接地特性进行研究改进对于防止雷击事故有着不可或缺作用。本文在不考虑火花放电效应和考虑火花放电效应两方面对钢、铜、石墨复合接地材料的接地网冲击接地阻抗进行对比分析。同时,采用ATP-EMTP建立了考虑火花效应时的接地散流模型,研究了土壤电阻率、接地网面积及冲击电流幅值对接地网冲击接地特性的影响。研究结果表明:考虑火花放电效应时,接地材料的冲击接地阻抗相比不考虑火花放电有所降低。不同接地材料冲击接地阻抗同时受火花放电效应与电感效应的影响,二者的强弱关系与冲击电流的幅值有明显关系。相对于传统金属接地材料,石墨复合接地材料冲击接低阻抗小。     

柔性石墨复合接地体电感效应与火花放电效应研究

柔性石墨复合接地体是一种具有良好的导电性、耐腐蚀性且非铁磁性的非金属接地体.为研究电感效应与火花放电效应对石墨复合接地体冲击特性的影响规律,笔者搭建了频域电网络模型及其迭代算法对接地体的冲击接地特性进行仿真计算,通过与CDEGS仿真结果及文献的试验结果进行对比,验证了仿真计算方法的有效性及准确性.在此基础上,对不同土壤...     

深井型直流接地极散流机理研究

准确计算直流接地装置的散流性能及接地特性是优化设计直流接地极的基础。提出了基于恒定电场理论的直流接地装置性能有限元数值计算模型,针对求解区域和接地导体截面尺寸的差异导致的剖分困难、计算量大的问题,引入"薄壳"理论,在保证计算精度的前提下大大减小了计算量;通过与文献数据对比,验证了该方法的有效性。建立典型结构的深井型接地极模型,计算深井接地极散流过程产生的地中电流密度、电场强度、接地电阻和最大跨步电压等参数;分析电流注入点个数、接地极导体长度、接地极埋深、导体并联根数以及土壤电阻率等因素对接地性能的影响。结果表明:深井型直流接地极的散流具有明显的端部效应,其接地性能基本不受电流注入点个数的影响;接地电阻和最大跨步电压随导体长度、埋深、并联根数的增加而减小,并呈现饱和趋势;在均匀土壤中,接地电阻和最大跨步电压与土壤电阻率成线性关系。     

基于频域电网络模型接地体冲击散流分布的研究

研究接地体冲击散流特性是优化地网冲击特性、降低输电线路雷击跳闸率的重要措施。通过对接地导体分段建立频域电网络模型模拟接地体冲击泄流过程,采用迭代法考虑土壤动态电离对散流分布的影响,并利用CDEGS软件仿真及真型散流试验对频率电网络模型及其迭代求解结果进行了对比验证。本文研究了标准电流波形下水平伸长接地体在不同接地体尺寸、不同土壤电阻率及不同电流峰值下的散流规律,得出接地体冲击散流不均匀分布是由导体段之间对地互阻抗及电感效应引起的。     

输电线路杆塔接地体地电位分布特性研究

为了研究雷击输电线路时输电杆塔接地装置时的暂态特性以及地电位分布情况,通过在陕西省境内选取高压输电杆塔实地测量的方式,分析了雷电流波前时间和半波时间对地电位峰值的影响、3种不同结构接地体地电位的分布规律以及同一种接地体在不同电阻率土壤环境下的电位分布情况,试验结果表明雷电流波前时间越短、土壤电阻率越高的条件下地电位峰值...     

煤气管道杂散电流干扰及排流保护

埋地管道的杂散电流干扰是威胁管道安全的严重问题。通过排流可以解媛杂散电流的腐蚀，通常用带有二极管的极性排流保护。     

柔性石墨接地体与金属接地体散流特性对比

不同接地材料因其电磁参数的不同使得接地体的工频与冲击散流特性有区别。针对石墨、锰铜和钢三种接地材料进行仿真建模计算,建立了输电线路杆塔接地网常用的方框带射线型接地网模型,分别对比分析了三种接地材料在不同频率电流、不同土壤电阻率条件下的冲击散流特性,阐述了接地体散流特性对接地阻抗的影响。通过对比分析可知:在高频电流、高土壤电阻率条件下,柔性石墨接地体在远端的散流能力要优于钢接地体,接地阻抗更小。     

洁净室送风口散流板的扩散性能分析

本文根据计算流体力学的相关原理,以CFD软件为工具,对洁净空调中应用的送风口的散流板进行研究,得出其出风效果及速度衰减曲线等,更加准确地模拟分析了不同形式散流板在洁净室中的速度流场特性。     

冲击电流作用下杆塔接地体的散流分布及降阻措施研究

采用模拟试验的方法得到了水平射线的电流分布,包括不同电阻率土壤中的纵向传导电流及相应各段接地导体的横向流散电流,结果显示杆塔接地体水平射线上的横向流散电流呈现出"两端大、中部小"的分布特点,具有明显的端部效应。基于这一分布规律,提出分支呈120°的三段式结构的水平射线改型方案,模拟试验证实这一结构改型最大可使方框接地体的冲击接地电阻降低22%,降阻效果显著。     

杆塔接地极的冲击散流特性及降阻研究

分析杆塔接地极的冲击散流特性对优化接地极的结构、降低接地极的冲击接地电阻具有指导意义。基于电磁场的理论,在CDEGS中建立了计及土壤非线性电离影响的接地极仿真模型,通过模拟试验验证了模型的正确性,并依据模型对放射型接地极的冲击散流特性进行了研究。结果表明:放射型接地极在水平射线上的散流分布很不均匀,且散流比重远大于内部方框;冲击散流分布受土壤电阻率的变化影响较明显,冲击电流幅值的变化对其影响不大。此外,从提高接地极的冲击散流效率出发,提出两种改进的放射型接地极,经仿真验证,改进的接地极冲击接地电阻降低显著。     

配电线路直埋式水泥杆雷电冲击暂态接地特性

安全性评估在架空线路建设过程中是不可或缺的,而跨步电压作为安全性指标显得尤为重要.为此研究了配电线路直埋式水泥杆遭受雷击时的暂态接地特性:首先通过ATP-EMTP电磁暂态软件搭建配电线路仿真计算模型,计算不同幅值的雷电流雷击杆塔时的入地电流;其次结合两种跨步电压安全限值判据,通过CDEGS软件搭建接地仿真计算模型,计算...     

杂散参数对冲击电流波形影响的数学分析

在冲击电流试验回路中,输出波形必须满足IEC标准规定的要求。已有研究表明,杂散参数对陡波冲击电流发生回路的影响尤为严重,而且避雷器等试品具有非线性U-I特性,在冲击电流发生回路的设计中必须考虑。针对此问题,首先研究了回路的剩余电感对输出波形的影响。对于波前时间小于1μs的陡波冲击电流发生器,回路需要的总电感在1μH左右,所以要尽量减小回路的剩余电感,否则会使波前时间增大,超出IEC标准要求。然后在线性回路情况下推导了考虑杂散电容时回路输出电流的表达式,进而研究杂散电容对输出波形的影响。研究表明,随着杂散电容的增大,波前时间和波尾时间增大,回路效率降低。但只要杂散电容小于0.1μF,其对冲击电流波形参数引起的误差都在IEC标准规定的误差容限之内。实际回路杂散电容以pF计,因此可以忽略不计。最后,同时考虑试品的非线性特性和杂散电容,分析了杂散电容对输出波形的影响,结论与在线性回路情况下一致。另外避雷器试品有助于提高波头陡度,这是陡波冲击试验中的有利因素。     

古雷石化基地土壤分布与散流评价分析

本文通过对漳州古雷石化基地规划面积116km2进行网格化处理,按500m×500m一个测试点的方法对全区进行土壤电阻率实地测试,并利用surfer软件分析不同深度的土壤电阻率和散流趋势,作为合理设计整个石化基地区域内建（构）筑物接地装置的计算参数。     

考虑多基杆塔接地散流线路临近管道雷击过电压研究

由于目前输电线路与管道常交叉、并行架设,当雷击杆塔时雷电流会沿杆塔两侧避雷线流向相邻多基杆塔,而杆塔接地散流不可避免会对临近管道产生过电压影响。针对多基杆塔接地散流下管道过电压进行仿真计算并提出管道过电压防护方法。首先利用电磁暂态软件ATP-EMTP搭建输电线路雷电暂态计算模型,计算不同土壤电阻率下多基杆塔雷电流分布特征;然后基于多基杆塔雷电流分布特征,搭建多基杆塔接地网-油气管道散流计算模型,计算分析土壤电阻率、“管-线”间距及雷电流幅值等因素对管道过电压的影响;最后对比分析“接地排流线”、“迫向换流”等方式对管道过电压的防护效果。研究结果表明：土壤电阻率增加使杆塔接地电阻变大,从而使得杆塔分流系数会逐渐减小;相较单基杆塔模型,考虑多基杆塔接地散流会加剧管道过电压问题,土壤电阻率和雷电流幅值增加将导致管道过电压升高,“管-线”间距增加会导致管道过电压降低;敷设排流线和采用迫向换流等方式均可有效降低管道电位。     

风电场接地系统雷电冲击特性的研究

良好的接地系统对于风电机组的正常运行至关重要。基于风机接地圆环的不等电位模型研究雷电流波头时间与入地点、雷电流幅值、土壤击穿场强、土壤电阻率等因素对风电机组接地系统雷电冲击特性的影响规律以及多年冻土地区通过对接地网敷设垂直接地极的散流效果。结果表明:雷电流经风机接地圆环中心注入时具有更好的散流效果,雷电流波头时间越短,接地导体的电感效应越强烈,风机冲击接地电阻越大;随着雷电流幅值的增加,土壤的火花效应得以加强,风机接地圆环面积越小,冲击接地电阻降低越明显;土壤临界击穿场强越小,接地网附近土壤越容易发生火花效应,风机冲击接地电阻越小;风机接地网存在有效的散流半径,当接地网半径超过15 m时,散流效果不再明显增强;随着土壤电阻率的增加,风机接地圆环面积较小时的散流效果有限,冲击接地电阻几乎呈线性增长,而风机大面积接地圆环的冲击接地电阻增长有限,很快趋于饱和;对于存在多年冻土现象的地区,垂直接地极的散流效果较好,垂直接地极的布置不应过于密集,以减小导体之间的屏蔽效应。     

OPGW终端接地残流损伤特性及防护措施研究

输电线路光纤复合架空地线(OPGW)两侧变电站终端经常会发生烧损、断股等事故,对电力通信安全构成威胁。OPGW损伤较多是接地残流过大导致发热严重引起。实际调查并研究多起OPGW终端接地残流损伤案例,通过ATP-EMTP软件对OPGW终端接地残流进行仿真计算。研究表明,对单回线路,两条地线逐基接地方式下,接地残流较小;普通地线(CGW)单点接地、OPGW逐基接地方式下,接地残流较大,有几十安,需要采取防护措施。对双回线路,两条地线逐基接地方式下,OPGW终端接地残流问题较为突出,需要防护。提出了OPGW终端接地残流防护原则,即切断OPGW终端与金属夹具之间的电气连接,还给出对OPGW引下线及余揽架进行接地残流防护的具体措施。