季节因素对青藏铁路格拉段变电站立体接地网的影响

青藏铁路格拉段经过青藏高原高土壤电阻率的冻土地区,由于季节因素的影响,表层土壤厚度以及土壤电阻率都会呈现一定的变化,从而导致地网的接地电阻、接触电压和跨步电压的改变.分析了季节因素对地网安全性能的影响,认为随着表层土壤的厚度或是电阻率的增大,地网接地电阻、地表接触电压以及跨步电压呈增长趋势.表层土壤厚度小于垂直接地体埋深时,地网接地电阻、地表接触电压和跨步电压几乎保持不变;当表层土壤厚度超过垂直接地体埋深时,将导致地网安全性能的大幅度下降.在高土壤电阻率地区,最好将地网的垂直接地体打入冻土层之下.试验结果表明,土壤厚度在5m～10m变化时,垂直接地体的长度至少在30m以上,才能确保接地系统的安全.     

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。     

风机接地系统雷击暂态特性分析

良好的风机接地系统对于风电机组的雷电防护至关重要,必须详细研究风机接地系统的雷击暂态特性。利用EMTP软件建立风机叶片、塔筒和接地系统模型,考虑雷电流冲击作用下接地体的散流特性和火花效应,分析地网暂态电位变化规律。讨论土壤电阻率、地网尺寸、地网形状对接地系统雷击暂态电位的影响,分析引外接地对于降低暂态电位的效果。分析结果表明:冲击电流引起的火花效应能够降低接地系统的冲击接地电阻;地网中心暂态电位随着土壤电阻率的增大而增加;地网尺寸越大、边数越多,接地系统雷击暂态电位越小,但是暂态电位下降幅度越来越缓;引外接地能够有效降低冲击接地电阻,但引外接地长度不应超过有效长度。地网尺寸、规模并非越大越好,进行风机地网设计需要选取恰当型式。     

风机接地系统雷击暂态特性分析

良好的风机接地系统对于风电机组的雷电防护至关重要,必须详细研究风机接地系统的雷击暂态特性。利用EMTP软件建立风机叶片、塔筒和接地系统模型,考虑雷电流冲击作用下接地体的散流特性和火花效应,分析地网暂态电位变化规律。讨论土壤电阻率、地网尺寸、地网形状对接地系统雷击暂态电位的影响,分析引外接地对于降低暂态电位的效果。分析结果表明:冲击电流引起的火花效应能够降低接地系统的冲击接地电阻;地网中心暂态电位随着土壤电阻率的增大而增加;地网尺寸越大、边数越多,接地系统雷击暂态电位越小,但是暂态电位下降幅度越来越缓;引外接地能够有效降低冲击接地电阻,但引外接地长度不应超过有效长度。地网尺寸、规模并非越大越好,进行风机地网设计需要选取恰当型式。     

风机接地装置的冲击特性研究

随着风电场的大规模建设以及风机位置的特殊性,雷电对风机危害的事故愈发频繁,为保证风电机组的安全运行,可靠的接地装置是风机防雷工程中的关键组成部分。以CDEGS软件作为仿真计算工具,通过建立风机接地网仿真模型,比较了雷电流作用下不同形状接地网的冲击特性,讨论了雷电流注入点、土壤电阻率、接地网埋深和雷电流波形对风机接地装置冲击特性不同程度的影响。仿真结果表明:多圆环接地网比单圆环接地网具有更好的散流性,采取接地网中心引流的方式可得到最小冲击接地电阻;土壤电阻率的增大会导致冲击接地电阻增大,不过增大的幅度逐步降低;仅增加接地网埋深对其降阻效果不明显,工程中应根据地理环境选择适当的埋深;对于同一雷电流注入点,当雷电流波前时间缩短时,冲击接地电阻将会增大。采用加装水平接地极和圆环不等间距布置的措施,对风机接地网的降阻效果比较明显,仿真结果对实际工程中设计风机的接地装置有一定指导意义。     

风机地网断点对雷击暂态特性影响

风机地网由于受腐蚀等因素影响可能会产生连接断点,需要分析断点对地网雷击暂态特性的影响。本研究首先分析电流频率对土壤电参数的影响,通过矢量匹配法结合最小二乘法拟合风机地网电路模型参数,导入ATP软件建立暂态电路仿真模型,计算雷电流作用下地网地电位抬升,分析不同地网断点方式对地网雷击地点位抬升和冲击阻抗的影响。研究结果表明：土壤电参数受周围流经电流频率影响明显,土壤电阻率和相对介电常数随着频率的增大而显著减小,在地网雷击暂态特性分析中必须予以考虑;低频范围内地网谐波阻抗近似等于工频电阻,随着频率的进一步增大,谐波阻抗呈现先减小后增大的变化趋势;土壤频变效应的存在使得地网中心地电位抬升低于恒定土壤参数情况,尤其是在高电阻率土壤中,从而也降低了地网的冲击阻抗和冲击系数。地网中心存在断点比拐角存在断点对雷击暂态特性的影响更大,地网中心存在断点提高了地网地电位抬升和冲击电阻峰值,拐角存在断点提高了地网稳态接地电阻。地网拐角存在断点时,垂直接地极的断点比水平接地极的断点更加影响电位分布。     

异阻区土壤对接地网接地电阻影响分析

准确模拟接地网周围土壤结构对接地装置优化设计具有重要意义。基于有限元算法,建立了考虑异阻区的土壤结构模型,对接地网散流过程中地中电流密度进行分析;并对异阻区土壤电阻率、截面积、厚度、位置等参数对接地网接地电阻的影响规律进行了定量分析。结果表明:异阻区截面积不大于10 m×10 m时,可以忽略异阻区对接地网接地电阻的影响,否则应考虑其对接地电阻的影响;异阻区土壤电阻率越小、厚度越大,其对接地电阻的影响越大,异阻区土壤电阻率ρ=10Ω·m,厚度h=1 m时,接地电阻下降幅度为36%;异阻区土壤位置在接地网边角(40,40)时其对接地电阻的影响最大;高土壤电阻率地区采用边角换土方式代替传统的整体换土,不仅可以减少施工量还可以有效的降低接地电阻。     

影响双层土壤中垂直接地极性能的研究

在土壤电阻率较高、占地面积较小的变电站,仅靠水平接地网,接地电阻往往不能满足国家有关规定的要求,需要采取降阻措施。在变电站双层土壤结构中,采用接地设计软件CDEGS分析了上层土壤电阻率、反射系数、上层土壤厚度及垂直接地极长度变化对降阻率的影响。结果表明,上层土壤电阻率不同,对降阻率的影响较小;降阻率随反射系数增大而减少;垂直接地极长度小于上层土壤厚度时,反射系数对降阻率的影响非常小;随垂直接地极长度的增加,降阻率逐渐增大,但增大到一定长度后趋向饱和。反射系数为负时,穿入下层土壤的垂直接地极能有效地降低接地电阻。     

大型变电站接地网雷电冲击暂态特性的仿真

为了更深入掌握雷电冲击下大型变电站接地网的暂态特性,指导变电站的防雷接地设计,建立了大型变电站雷电冲击暂态特性的仿真模型。在此基础上,使用矩量法(MOM)在不同土壤电阻率、不同地网边长、不同网孔大小以及不同雷电流波头时间等情况下分别进行了接地网的雷电冲击暂态特性的仿真计算。结果表明:土壤电阻率越大,接地网的冲击接地特性越呈现出阻性;地网面积越大,接地网的冲击接地特性越呈现出感性;网孔大小对接地电阻的影响不明显,当网孔边长从50 m下降到10 m时,接地网的工频接地电阻与冲击接地电阻分别下降了22.95%和5.63%;随着雷电流波头时间的增加,接地网的冲击接地电阻与冲击系数近似线性下降。     

接地模块对地网接地电阻的影响

介绍了非金属接地模块的组成以及降阻原理,利用接地网仿真计算模型,分析了接地模块的安装位置,接地模块个数,接地网面积以及土壤电阻率等条件发生变化时接地电阻的变化规律。地网散流时,在地网边角上的电流最大,接地模块最佳的安装位置是地网的边角;相同的接地模块对不同面积地网的降阻效果是不同的,地网越小,降阻效果越好;接地模块之间会产生屏蔽现象,影响降阻效果;土壤电阻率越高,接地模块的降阻效果越明显;在不同土壤电阻率的情况下,使用接地模块而产生的地网接地电阻下降率是相同的。     

500kV横沥变电站接地网状态评估与改造

利用CDEGS分析软件对500kV横沥变电站接地网进行状态评估,从接地网接地电阻、接触电压、跨步电压、土壤电阻率及其结构的角度进行综合分析评估。提出采用将外扩地网与主接地网连接的4根扁钢全部割断以将外扩地网废弃,在主接地网四周安装11口接地斜井并加灌HK-2型物理降阻剂的改造方案,使接地网的接地电阻降到0.377Ω,满...     

双层高土壤电阻率地区发变电站接地网的分析

高土壤电阻率地区存在土壤垂直分层现象.为了均匀地表的电位分布,应进一步降低接触电压和跨步电压.采用接地设计软件CDEGS分析了发、变电站接地网不等间距布置方式压缩比的选取对接地电阻.接触、跨步电压的影响.讨论了不等间距接地网导体根数的选取原则.分析了青海某高土壤电阻率地区变电站接地网不同布置形式对接地网接地电阻、短路电流、接触电压以及地表电位的影响.分析表明.最优压缩比与上层土壤厚度、反射系数和接地网边长有关:在设计接地网时.只需考虑接触电压的最大值就能够达到安全要求;对于100 m×100m的接地网.其导体根数不少于10根.可保证导体上的泄漏电流密度更均匀,并显著地减小接地网接地电阻及地表电位.达到了对接地网的安全要求.     

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。     

接地电阻与季节的关系

1.接地电阻随季节而变众所周知,接地电阻直接受大地电阻率(土壤的固有电阻)的影响,大地电阻率越小,接地电阻也就越低。大地电阻率受土壤所含水分、温度等因素的影响,这些因素随时都在变化,从宏观上可看成随季节而变。即接地电阻呈季节性变化。因此,严格来讲,某地的接地电阻值实际是指某年某月的接地电阻值。     

变电站接地网设计中存在问题分析及工程实践

为适应电网发展对接地网安全性能的要求,如何能够对接地网的特性参数进行准确的评估并将其延伸到设计环节,成为各单位普遍关注的问题。以典型的500 kV高土壤电阻率变电站接地网设计为例,对比了地网特性参数公式计算、仿真计算、现场实测等方法的准确性,分析目前接地网设计方法存在的不足及其产生原因,分析结果表明:对接地网土壤电阻率测试深度不够以及没考虑变电站各出现线路提供的故障电流对分流系数的影响是接地网设计精度不够的主要因素。在变电站接地工程设计阶段,对土壤电阻率的测试深度至少要达到变电站地网对角线的三分之二,并通过调度部分提供的系统最大运行方式下单相接地短路电流水平对接地网分流系数进行计算,能够显著提高接地网特性参数设计精度。     

青藏铁路冻土地区接地方式研究

青藏铁路沿线多年冻土地区普遍呈现出较高的土壤电阻率,非常容易造成雷击事故.根据格拉段多年冻土地区的特征,提出在铁路沿线变电站采用立体接地网,降低接地电阻和地表电压.采用接地设计软件CDEGS对变电站立体接地网的面积、垂直接地体及季节变化的影响进行了分析,结果表明,在冻土地区选择合适的立体地网参数能够达到降低接地电阻和地表电压的效果,立体接地网的水平面积可选100～150 m2,垂直接地体布置在水平接地网边缘,尽可能等间距分布.季节性冻土的垂直接地体长度可选为15 m,根数选10～15;对于不太厚的多年冻土,垂直接地体长度可取30 m,根数选15～20.冻土中立体接地网可减小季节因素的变化对接地电阻的影响.     

三维地网在戈壁地质条件下接地施工中的应用

为确保人身安全和电气设备的正常运行,接地网有着重要的作用。在高土壤电阻率的戈壁地质条件下,采用常规接地设计,难以满足接地网对接地电阻的要求。应用三维地网技术,采用"统一长度,少根深钻"的敷设方法对新疆特变电工超高压实验室接地网接地电阻进行设计施工,有效降低了接地网的接地电阻,保证了设备的安全运行。     

河水渗流对旱季砂土区杆塔接地电阻的影响研究

为研究旱季砂土地区河水渗流对附近杆塔接地电阻的影响,采用实验结合有限元方法研究了渗流的发展规律及土壤电阻率分布,在CDEGS中构建接地模型,计算渗流存在时对杆塔接地电阻的影响,为此引入渗流系数的概念,定义渗流系数为渗流存在与无渗流下的接地电阻比值。研究表明:旱季砂土电阻率对水分十分敏感,渗流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;离河道越远,杆塔接地电阻越大,渗流系数越大,渗流系数呈上升缓慢-迅速-缓慢的趋势,320 m外渗流无影响。     

浅层滑动对输电杆塔接地电阻变化特性测量与分析

山区和坡地的输电线路杆塔周围浅层滑动较为常见，但造成杆塔接地电阻值的变化却容易被忽视。通过测量在不同滑动因素条件下的杆塔接地电阻值和周围土壤电阻率，分析滑动方向、滑动形式、土壤类型、滑动能量等因素对杆塔接地电阻变化造成的影响，探讨浅层滑动对接地电阻的影响机制。测量与分析结果表明：浅层滑动方向出现在杆塔位置下方时，会造成其接地电阻升高；浅层滑动带来的低土壤电阻率的土壤会降低接地电阻，而高土壤电阻率的土壤会提高冲击电阻；浅层滑动土壤形变使得杆塔接地电阻呈现类似于季节性变化；当发生严重的浅层滑动时，会对杆塔接地网产生破坏作用。     

冲江河110kV水电站接地改造分析

对冲江河110 kV水电站地网设计不合理,接地电阻严重超标的情况进行了综合分析;通过对该水电站周边地形、地质、土壤电阻率等因素进行了测试和调查之后,结合相关规程及水电站的实际情况提出了通过铺设水下接地网来对水电站接地进行改造的改造方案;计算分析结果表明该方案能够经济有效的解决水电站接地电阻过高的问题。当水下接地网铺设完成后,我们对其接地电阻值进行了测量。最后通对水下接地网接地电阻测量值与计算值的比较,验证了水下接地网解析算法的准确性。