特高压输电线路杆塔基础独立接地性能仿真分析

为掌握特高压输电线路杆塔基础的独立接地性能,指导特高压杆塔接地优化设计,对特高压杆塔典型基础和人工接地装置的结构进行了调研,采用CDEGS接地分析软件仿真计算了各类基础的自然接地电阻,分析了各种影响因素的作用,比较了典型接地装置的降阻效果,模拟了有无接地装置情况下杆塔附近的电位水平和分布特征。结果表明,土壤电阻率<1 000Ω.m时,大部分类型杆塔基础的自然接地电阻可以满足设计要求;土壤电阻率>1 500Ω.m时,一般杆塔基础的自然接地电阻难以满足要求,应加装人工接地装置甚至辅助降阻措施。加装人工接地装置具有减小最大地电位升和均匀周边电位的作用,仅有杆塔基础散流时,只有当土壤电阻率在数十Ω.m以下时才能满足接触电势的要求。采用现场测量结果对比了仿真计算的误差,结果表明仿真建模的方法是有效的,计算偏差在工程允许范围内。     

典型特高压杆塔基础接地计算与分析

为研究人工水平接地体对特高压杆塔基础接地电阻及散流的影响,在CDEGS软件中建立了典型特高压杆塔基础及人工水平接地体仿真计算模型,分别对不同根数水平接地体、不同水平接地体长度、不同土壤电阻率的降阻率及散流比进行仿真计算.计算结果表明:水平接地体对特高压杆塔基础接地电阻减小效果并不十分明显,特高压杆塔接地应充分利用其自然接地体作用.另对3种典型特高压杆塔基础接地体电流密度分布进行计算,计算结果表明,单桩垂直型接地体有最大电流密度.当入地电流为10A时,非底段的最大电流密度为1.156A/m.     

导电混凝土技术对山区输电线路接地降阻作用研究

在土壤电阻率较高的山区,输电线路接地工程存在施工场地受限、接地沟开挖困难等问题,很难将接地电阻降至运行要求值。针对该难题,提出一种新型降阻方案,该方案使用碳纤维导电混凝土技术,充分利用杆塔基础自然接地,提升接地效果,尽可能减小人工接地规模。利用CDEGS软件平台搭建杆塔接地系统模型,对采用导电混凝土基础的杆塔接地系统的工频接地电阻进行仿真计算,计算结果表明,与常规接地设计相比,杆塔基础采用导电混凝土作为自然接地体,接地散流效果更好。另外,对施工环境较差的塔位来说,采用导电混凝土技术,在满足接地电阻要求的前提下还可以明显减小人工接地规模,具有一定的经济优势。     

分层土壤中典型特高压杆塔基础接地计算的建模与分析

由于特高压杆塔基础尺寸大、钢筋多,在水平分层土壤条件下,杆塔基础可能穿入下层土壤,以往的简化方法计算特高压杆塔基础的接地电阻会产生较大的误差,难免造成不经济的设计。针对该问题,依据电磁场基本原理,同时考虑土壤水平分层土壤结构和杆塔基础混凝土层穿入下层情况,采用矩量法对静电场积分方程进行离散,并基于C++编程进行数值求解。文中通过典型特高压杆塔基础算例的接地电阻计算,说明了该方法的有效性和正确性。还分析了典型特高压杆塔基础接地电阻与水平双层土壤模型参数的关系,说明上层土壤厚度逐渐增大是影响典型特高压杆塔基础接地电阻的主要决定因素,同时说明当上层土壤厚度较浅时,降低下层土壤电阻率对减小杆塔基础接地电阻效果明显,准确估计下层土壤电阻率对接地计算有重要影响。     

分层土壤任意块状基础的接地计算方法

对于分层土壤中任意块状基础穿入多层土壤的接地模型,提出了分层土壤任意块状基础的接地计算方法,避免以往简化模型本身存在的缺陷。针对该问题考虑水平分层土壤结构和块状基础穿入多层土壤的情况,依据矩量法对静电场积分方程进行离散,以接地体段的线电流密度和不同介质间分界面上的面电荷密度为未知量,列写并解线性方程组,基于C++编程进行数值求解。通过典型特高压杆塔基础算例的接地电阻计算,说明了该方法的有效性和正确性。还分析了典型特高压杆塔基础接地电阻与水平双层土壤模型参数的关系,说明典型上层土壤厚度逐渐增大影响特高压杆塔基础接地电阻主要决定因素,同时说明当上层土壤厚度较浅时,降低下层土壤电阻率对减小杆塔基础接地电阻效果明显,准确估计下层土壤电阻率对接地计算有重要影响。     

输电线路杆塔接地状态评估及风险分级研究

提出了一种杆塔接地装置状态评估和风险分级的方法。该方法依据输电线路杆塔的接地参数——接地电阻测量值与接地电阻设计值,引入了中间参数——杆塔接地电阻与设计要求值的偏差率σ和接地电阻测量值变化率γ,借助于四分位数法的统计学方法,评估杆塔接地装置状态,将输电线路全线杆塔依据风险程度递进划分为ABCDE共5个级别。在输电线路杆塔接地参数累积大量数据的前提下,基于最大期望算法,预测杆塔接地参数随时间的分布规律,实现在杆塔接地参数测量之前,通过预测的参数来修正杆塔接地装置的风险分级。     

杆塔导电混凝土基础冲击接地电阻和热力学特性仿真研究

为评价杆塔导电混凝土基础接地的防雷效果和导电混凝土基础的稳定性和安全性,利用国际通用接地分析软件CDEGS仿真分析了接地方案、土壤电阻率、导电混凝土电阻率和接地体长度对导电混凝土基础冲击接地电阻的影响,研究了雷击状态下导电混凝土基础的稳定性和安全性。得出不同土壤电阻率和导电混凝土电阻率下,同时采用接地体和导电混凝土基础的冲击接地电阻与导电混凝土基础自然接地的冲击电阻之间的差异、导电混凝土基础的冲击接地电阻与接地体长度的关系、受到雷电流侵袭时导电混凝土基础的安全稳定性,为杆塔导电混凝土基础接地的防雷和安全性研究提供理论基础。     

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。     

山区输电杆塔接地电阻特性分析

为掌握山区输电杆塔的接地性能,指导、优化杆塔接地设计,运用CDEGS软件搭建了杆塔基础与接地体模型,设计了不同的接地方案,对多种影响接地电阻的因素进行了特性分析。结果表明,接地电阻与土壤电阻率近似呈正比例关系;当接地体长度较小时,将接地体与基础钢筋相连可有效降低接地电阻值;在高电阻率山区,导电混凝土和降阻剂的使用可降低接地电阻;接地体长度对接地电阻值影响较大,在高电阻率地区不建议取消接地体,在不易开挖铺设地区,可配合导电混凝土和降阻剂使用,以达到降低接地电阻的目的。该研究可为实际工程中采用合适的方法降低杆塔接地电阻提供一定的参考。     

杆塔接地电阻对同塔多回线路防雷性能的影响

杆塔接地电阻是最直接影响杆塔反击耐雷水平和反击跳闸率的因素,为了解杆塔接地电阻在不同杆塔模型下对杆塔反击耐雷水平的影响以及接地电阻对同塔多回线路不同回路导线耐雷水平的影响,通过相关模拟计算,分析了不同杆塔模型和不同绝缘子模型下,不同电压等级的输电线路杆塔接地电阻的变化对杆塔反击耐雷水平以及塔顶电位的影响。不同杆塔模型所得杆塔的塔顶电位和耐雷水平有所差异,且随着杆塔接地电阻的增大这一差异会越来越小,当接地电阻增大到一定值时,不同杆塔模型的耐雷水平趋于一致。最后,计算分析了杆塔接地电阻对同塔多回线路各回路导线反击耐雷水平的影响,对于同塔多回线路,各不同回路导线高度不同,杆塔接地电阻对各不同回导线的影响也有所差异,导线越接近地面,耐雷水平受接地电阻的影响越大。降低接地电阻对提高多回线路下层线路耐雷水平有明显作用。     

遭受雷击时输电杆塔及其接地装置的暂态电位分布

为向以减少输电线路的雷击故障率为目的的接地降阻和杆塔优化设计提供参考,通过电磁场数值计算方法分析了雷击情况下输电杆塔及其接地装置各自承受的电压,以及在不同雷电参数、杆塔高度、土壤电阻率、接地装置大小等条件下,杆塔和接地装置上的雷电电压变化规律。计算结果表明,雷电流波前时间越短、杆塔越高、土壤电阻率越高、接地装置规模越小,雷击时塔顶电位峰值越高。由于降低接地电阻可以明显减少塔顶电压维持在较高值的时间,因此在高土壤电阻率地区通过降低接地电阻可以有效减少直击雷的危害。     

有关送电线路杆塔接地电阻测量的探讨

分析比较了 4种常用的杆塔接地电阻测量方法及其影响准确性的因素 :用辅助电极放线法时准确率较高 ,但受杆塔接地引下线与引流线接触电阻值的影响 ;用接地摇表短接回路法时受杆塔拉线与引流线或引流钢筋形成回路的影响 ;用钳形表法时受杆塔拉线分流、杆塔的自然与人工接地装置间互阻抗的影响 ;用GEOX四极法时误差小。最后介绍了一些实用方法 :输电线路验收时必须用GEOX四极法测量铁塔接地电阻 ,用辅助电极法加上回路法或钳形表法测量水泥杆接地电阻以检查水泥杆接地引下线是否导通 ,使所测杆塔接地电阻值更真实准确。     

接地极入地电流对杆塔腐蚀及防护研究

当直流接地极址靠近输电走廊时,有直流通过地线在不同等电位面的杆塔之间流动,造成杆塔接地体及基础导体腐蚀.针对锦屏一苏南±800kv特高压直流输电工程送端龙恩接地极址,以距极址最近的二自Ⅱ回500kV交流线路为例,仿真计算了流过各个杆塔的直流电流值,分析了土壤结构、杆塔接地电阻等参数对直流分布的影响,结果表明中层电阻率越大、杆塔接地电阻越小,流过杆塔的直流电流值就越大、腐蚀就越严重,而整条线路由直流引起的腐蚀量并不严重,最后结合分析结果提出几种防护措施.     

杆塔的冲击接地特性现场试验研究

为研究输电线路杆塔接地装置的冲击特性,获得真型杆塔接地装置的冲击试验数据,采用便携式的冲击电流发生器对现场还未挂线的杆塔进行试验,获取杆塔自然接地、人工接地以及两者组合接地方式下电气性的冲击特性随冲击电流峰值变化的曲线。结果表明,冲击接地电阻随冲击电流幅值变大而减小;自然接地装置在实际工程应用中对降低冲击接地电阻起到了很大的作用,为进一步研究取消人工接地装置提供了有效的试验数据。     

基于邻近斜坡土钉墙结构的电力杆塔接地降阻方式研究

针对道路沿线陡坡处的输电线路杆塔接地电阻较高的问题,提出通过陡坡地形中的土钉墙支护内的钢筋网辅助散流降阻的方法,搭建道路沿线陡坡地形的杆塔接地网与土钉墙的模型,对比连接土钉墙前后接地电阻、跨步电压等接地参数变化,并分析土钉墙与杆塔接地网的连接线数量、连接位置、连接材质以及杆塔接地网位置对杆塔接地网接地电阻的影响。仿真结果表明：土钉墙对杆塔接地网的降阻效果可达到19.3%～73.4%,且接地网所处的土壤表面跨步电压最高不超过6 kV,验证了土钉墙散流降阻方法的可行性。连接线数量越多,接地电阻越小,但降阻效率在连接线数量为4根时达到56.3%,趋于饱和;连接位置越分散,杆塔接地电阻越小;采用石墨复合材料的连接线比镀锌钢材质的降阻效率高9.04%,接地网设于斜坡,可以具有更低的接地电阻。     

避雷线绝缘架设对杆塔雷电流分配的影响

建立了避雷线全线绝缘架设的输电线路雷击模型,研究了雷电流幅值、杆塔接地电阻和杆塔档距对杆塔处雷电流分配特性的影响规律。研究结果发现:雷电流较小的情况下,雷电流分配主要受避雷线绝缘间隙击穿个数的影响;如雷电流幅值为1 k A时,避雷线绝缘架设和直接接地时的分流系数最大差别为9%;雷电流幅值大于20 k A,击穿间隙个数等于或大于5个时,雷电流分配不再受避雷线绝缘架设的影响,而是主要受杆塔接地电阻的影响。因此计算线路的耐雷水平时不需要考虑避雷线绝缘架设的影响。     

输电线路杆塔接地电阻季节变化观测及影响因素分析

结合接地电阻季节变化监测系统长时间的监测数据,统计分析了河北南网典型地区输电线路杆塔接地装置的冲击接地电阻和工频接地电阻的季节分布特征,总结了土壤温度和含水量对杆塔接地电阻的影响。并将该基础数据和指导思想推广到了一般应用情况的数值仿真,通过对各电压等级不同型式接地装置的仿真计算,归纳总结出了该地区杆塔接地电阻季节系数的变化范围。     

测量杆塔冲击接地电阻的研究

在总结现有的杆塔冲击接地电阻的计算测量方法的基础上,研制了便携式杆塔冲击接地电阻测量系统.它首先向接地体注入波头较缓、幅值较低的冲击电流,接着采集接地体的电压与电流信号,经滤波后再换算到标准雷电流下求出其电压响应,最后求出冲击接地电阻.实验室测试结果与传统的冲击接地电阻测量方法对比表明本系统测量方便且可信度高.     

变电站内短路情况下架空地线分流系数的图论计算方法

架空地线分流系数是确定变电站接地电阻目标值的基础数据,提出了基于图论的多电源供电变电站站内接地短路时架空地线分流系数的计算方法。通过分析变电站内短路时影响架空地线分流的因素,给出了电路模型,用基于图论方法的戴维宁、诺顿等效原理和节点电压法推导出了计算架空地线分流系数的公式。与引用的一个算例进行了数据对比,证明了等值电路模型计算方法的正确性。通过计算实例反映出了架空地线分流系数随故障变电站内接地电阻的增大而增大,随线路杆塔接地电阻的增大而减小,线路前15基左右的架空地线–杆塔系统对架空地线分流系数起决定性影响。     

避雷线分流对杆塔接地电阻测量的影响

采用电流-电压三极法测量架空线路杆塔的工频接地电阻时,架空避雷线对注入杆塔地网的测量电流具有分流作用,从而影响接地电阻的测量精度。建立了架空避雷线对注入杆塔地网的测量电流的分流模型,分析了避雷线分流的程度和影响分流效果的因素及其影响规律。结果表明：（1）避雷线分流所占比重可以达到60%以上,当测量杆塔接地电阻较大、非测量杆塔接地电阻较小、测量杆塔为变电站出线上的前2座杆塔时,避雷线分流效果更明显;（2）仅考虑分流电流大小对杆塔接地电阻测量的影响是不够的,忽略分流电流与测量电流的相角差同样会造成较大的测量误差,导致接地电阻的测量值偏高。