柔性石墨复合接地材料及其在输电线路杆塔接地网中的应用

针对电力接地领域现行金属接地材料通常面临的腐蚀、运输施工难度大、与土壤间隙大、易被偷盗以及高成本等问题,研发一种柔性石墨复合接地材料。首先对该新型接地材料的接地特性作简要阐述,分析了接地材料电磁特性对冲击接地电阻的影响,进一步地对新型接地材料进行结构改进,制备了扩径石墨复合接地材料。接着对该新型接地材料在输电线路杆塔接地应用的可行性进行分析。最后将该新型接地材料在110 kV输电线路杆塔接地工程中的应用作简要阐述,表明了柔性石墨复合接地材料在恶劣地质条件下能够满足实际工程要求。     

柔性石墨复合接地材料及其接地特性

鉴于电力接地领域现行金属接地材料存在易腐蚀、运输施工难度大、与土壤间隙大、易偷盗以及高成本等实际工程问题,研发一种新型复合接地材料——柔性石墨复合接地材料。首先简要阐述该新型接地材料的接地特性;然后采用有限元计算方法对比分析新型接地材料和常见铜、钢接地材料的电磁特性(趋肤效应及电感效应);继而基于数值计算结果对柔性石墨复合接地材料进行结构改进,制备了扩径石墨复合接地材料,并分析石墨复合接地材料在输电线路杆塔接地应用的可行性;最后通过新型接地材料在110k V和220k V输电线路杆塔接地工程中的现场测试数据,验证本文所述柔性石墨复合接地材料的可靠性。研究内容对电力系统接地领域防腐工程具有实际应用价值。     

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。     

基于柔性石墨复合接地模块的配电杆塔接地降阻研究

配电线路中接地装置的接地性能对配电线路稳定运行非常重要,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。为研究杆塔接地网敷设柔性石墨复合接地模块的杆塔接地降阻情况,建立2种敷设柔性石墨复合接地模块的杆塔接地网降阻模型,分析接地网尺寸、石墨接地模块长度、石墨接地模块数量和土壤电阻率对杆塔降阻的影响,并进一步分析石墨接地模块长度、石墨接地模块数量和石墨接地模块敷设方式对杆塔降阻效率的影响。研究结果表明:在杆塔接地网上敷设柔性石墨复合接地模块,杆塔接地电阻明显降低,随着石墨接地模块长度和石墨接地模块数量的增加,杆塔接地电阻逐渐降低,石墨接地模块长度和数量对杆塔接地网的降阻效率有明显的影响,而土壤电阻率对杆塔接地网的降阻效率的影响很小,水平敷设柔性石墨复合接地模块比垂直敷设降阻效果更好。研究结果可为实际配电线路杆塔接地降阻提供参考。     

柔性缆状石墨接地在输电线路工程中的应用

本文介绍了柔性缆状石墨防雷接地极结构和性能特点及电气设计,结合几年来实施的输电线路接地极改造工程实际,总结出这种柔性缆状石墨接地极常用敷设型式。通过全寿命周期理念比较得出,柔性缆状石墨具有明显的社会经济效益。本文介绍了柔性缆状石墨防雷接地极结构和性能特点及电气设计,结合几年来实施的输电线路接地极改造工程实际,总结出这种柔性缆状石墨接地极常用敷设型式。通过全寿命周期理念比较得出,柔性缆状石墨具有明显的社会经济效益。     

柔性石墨复合接地材料非完全相似接地模拟试验研究

接地模拟试验是实现接地网参数预测与接地特性分析的基本方法。一些接地材料如柔性石墨复合接地材料、离子接地体以及接地模块等在进行接地模拟试验时,其部分相似项并不能按照相似条件进行缩比,使得接地网原型的预测误差较大。针对此问题,笔者首先阐述了接地模拟试验的畸变相似模型,分析接地模拟试验中畸变相似项的来源,然后提出畸变系数与畸变项敏感度的概念。最后通过仿真实例和实际接地模拟试验,分析不同土壤电阻率与模型相似比条件下,接地模拟试验对接地体直径畸变项与接地体电阻率畸变项的敏感度,定量分析畸变相似项的畸变程度与造成的误差影响大小,相关研究内容可为接地模拟试验以及其他缩比试验提供参考。     

柔性石墨复合接地材料冲击耐受特性实验研究

介绍了新型柔性石墨复合接地材料的组成及降阻原理,利用冲击及工频电流实验平台,在不同电流大小情况下分别对不同直径、不同长度、不同材料组成的接地体进行冲击和工频电流耐受实验。观察耐受前和耐受后各柔性石墨复合接地材料直流电阻的变化情况,实验数据分析表明,施加不同冲击及耐受电流时,相同长度以及材料组成相同的柔性石墨复合接地体,其直径大小对电阻的变化影响较大,随着柔性石墨复合接地体直径的增加,其电阻的变化特性逐渐趋于稳定,且柔性石墨复合接地材料的稳定性均强于圆钢以及固体石墨的稳定性。     

基于柔性石墨接地体的塔基外敷降阻研究

为了降低特高压杆塔基础的自然接地电阻,本文提出在混凝土外包裹一根柔性石墨接地体,研究分析接地体的降阻效果。首先对单根灌注桩进行等值简化处理;然后在CDEGS软件中建立了特高压杆塔基础仿真计算模型,分别对螺旋式、分层式以及笼式3种敷设方法在不同土壤电阻率的情况下的杆塔基础接地电阻进行仿真计算,分析对比了不同敷设方式的降阻效果。研究表明:3种敷设方法都有显著的降阻效果,其中在同等的外界条件下,笼式的敷设方法降阻效果要优于其他2种。     

柔性石墨接地材料工频热稳定性能试验研究

针对电力系统中广泛使用的金属接地材料在运行中存在的腐蚀严重、运维费用高等问题,新型耐腐蚀型柔性石墨非金属接地材料成为一个较为热门的研究方向。柔性石墨接地材料的电气及热特性与传统的金属接地材料差异较大,其在工频电流下的热稳定性能也与金属材料有所区别,成为了制约柔性石墨接地材料截面选取以及结构设计的主要因素。为了得到较为准确的柔性石墨接地材料热稳定性能,文中针对柔性石墨接地材料在不同短时工频电流作用下的电气及热特性变化展开实验研究,获得了相应的热稳定温度阈值和热稳定系数参考值。研究结果表明：柔性石墨接地材料最高允许工作温度（即热稳定温度阈值）约为300℃,与传统金属接地材料较为接近;而其热稳定系数约为2.94,相比金属接地材料较低,因此在设计接地体时,柔性石墨材料的接地体截面应超过金属接地材料接地体截面,才能保证通流容量满足实际需要。     

深层垂直接地法在输电线路杆塔中的应用

根据城区线路接地敷设中施工场地受到限制的特点，提出了在运行线路上使用深层垂直接地法来提高输电线路耐雷水平的新思路。它是利用深层潮湿土壤的土壤电阻率较低并具有不易受外力破坏、不易氧化锈蚀、钢材消耗量小等优点改善接地网络的。110kV槊窑钢线部分杆塔采用了深层垂直接地法，施工前后测量和运行状况表明，深层垂直接地法能有效降低杆塔工频、冲击接地电阻值和线路雷击跳闸率，同时能大量减少运行维护费用，是一种值得推广的方法。     

基于分布式辅助散流接地网的天然气管道过电压防护

由于共建城市地下走廊,输电线路常与天然气管道并行敷设,当输电线路遭受雷击时,通过杆塔接地网向附近土壤散流会导致邻近天然气管道损耗的问题。为了研究雷击输电线路对天然气管道的具体影响,本文通过COMSOL Multiphysics仿真软件建立临近管道处杆塔辅助接地网散流模型,对比分析了杆塔辅助接地网的外延长度、面积、敷设方向、连接线数量以及土壤电阻率等因素对杆塔接地电阻和天然气管道电压峰值的影响,进而提出了基于杆塔辅助地网的管道过电压防护方案。仿真结果表明:减小土壤电阻率、增加辅助地网外延长度、面积和连线数量会降低天然气管道感应电压峰值;135°敷设辅助地网对天然气管道感应电压峰值防护效果最优。本文研究结论可为城市综合能源走廊建设提供参考。     

柔性直流电网直流线路故障的过电压机理分析

针对对称单极结构的MMC型柔性直流输电系统,首先深入分析了直流侧单、双极短路的故障电流演变规律,进而揭示了非故障极充电和波过程分别是导致单极接地故障和双极短路故障过电压的主要原因。然后,以一个三端柔性直流电网为例进行仿真验证,并重点分析了不同因素对过电压的影响。研究结果表明,故障电阻对过电压峰值影响较大,而换流站闭锁、接地方式、线路保护等因素的影响较小。最后,对单极、双极故障过电压进行了总结和对比分析。     

110kV双回线路管型复合材料杆避雷线架设与接地方案研究

我国学者尝试在雷电活动强烈、污秽严重地区的110 k V架空线路应用复合材料绝缘杆,以提高相对地空气间隙距离和爬电距离。然而绝缘水平的提高,复合材料杆还是否需要架设避雷线以及避雷线接地引下线,是防雷面临的关键技术问题之一。针对典型110 k V复合材料杆,对比研究未架设避雷线的复合材料杆与架设避雷线的同电压等级、相同导线高度铁塔线路的雷电性能,考虑2种杆塔线路引雷能力、雷电冲击绝缘强度以及建弧率等因素的差异,发现:2种杆塔线路引雷能力间的差异可以忽略;未架设避雷线的复合材料杆雷电冲击绝缘强度是铁塔的3.5倍,建弧率为铁塔的53%,但是反击耐雷水平仅为24.5 k A,雷击跳闸率高达1.13次/(100 km?a),均明显劣于铁塔。据此,推荐110 k V复合材料杆架设避雷线。然后,对比估算避雷线不同接地方案下雷电性能的差异发现:避雷线若不经引下线接地,则复合材料杆雷电性能明显劣于铁塔,但若经引下线逐杆接地,则雷电性能显著优于铁塔。因此,提出避雷线应逐杆接地。综上所述,110 k V复合材料杆线路防雷接地方案应当采用架设避雷线,且通过金属引下线逐杆接地的设计。