温度对土壤电阻率影响的研究

青藏铁路沿线许多供变电所的接地网建在冻土区域,研究土壤电阻率的温度特性是改善冻土区域接地系统性能的关键.本文首先利用多孔介质模型分析了土壤导电的机理,并讨论了温度对土壤电阻率的影响途径;然后通过实验研究土壤电阻率温度特性;最后,根据研究结果指出了降低冻土区域土壤电阻率的可行方法.温度对土壤电阻率的影响分为三个阶段:温度在0℃以上,土壤电阻率随着温度的下降而上升;温度从0 变化到0-的过程中,土壤电阻率发生跳变;土壤的温度在0℃以下时,土壤电阻率同样随着温度的下降而上升.     

季节性冻土对变电站接地安全参数的影响

冬季土壤冻结后,土壤电阻率急剧增加,而且冻土层土壤电阻率和深度随着土壤温度变化,不仅影响接触电压与跨步电压的值,同时还影响到跨步电压与接触电压的允许值。为了探究季节性冻土对变电站接地安全的影响,建立了季节性冻土地区的土壤模型,仿真分析研究了季节性冻土参数对变电站接地系统接地电阻、接触电压和跨步电压的影响规律;分析了不同情况下接地电阻、接触电压和跨步电压的最大允许安全值;最后研究了改善冻土地区接地安全性能的方法。研究发现：当冻土冻结深度小于地网埋深时,跨步电压与接触电压受到下层土壤电阻率影响,接地系统较为安全,冻土冻结深度超过地网埋深后接触电压与跨步电压急剧上升,超过安全值,此时通过增设垂直接地极可有效地降低接地电阻值,限制接触电压和跨步电压。     

土壤电阻率的负温特性及冻土对接地极冲击响应的影响

西藏地区由于独特的气候与地理环境,在其冻土地区存在雷电与低温共存现象。低温下冻土作为含冰复杂体系,其在雷击下的冲击散流性能仍不明晰,因此该文就冻土电阻率的负温特性以及接地极的冲击特性开展研究。首先研究了不同含水量、含盐量的土壤电阻率随温度的变化规律;然后在冲击电流作用下,以永冻土试品的表层土壤融化厚度和季节性冻土试品的表层土壤冻结厚度为变量,探究了其对相应冻土中垂直接地极暂态电位的影响规律;最后结合冻结条件下土壤冲击放电的形貌特征与地中电场强度和电流密度的分布特性,探讨了负温下接地极暂态电位变化的本质原因。试验研究表明：考虑盐分对土壤的影响,当其温度在一次冻结温度T_f与二次冻结温度T_s之间时,电阻率随温度下降缓慢上升,只有当温度降至二次冻结温度时,才存在突增现象;在永冻土中,当冻土温度高于T_s时,接地极仍具有较好的散流性能。由此可知降低T_s可以减小水分冻结对土壤电阻率的影响,为避免极寒地区接地极失效提供了新思路。     

发电厂接地网土壤模型构建及其安全性评估

利用CDEGS软件对内蒙古地区某电厂接地网所处地区的土壤进行建模计算,分析了接地网的安全性。由于该电厂处于我国北方严寒地区,春冬季受地表覆盖冰雪的影响,土壤电阻率与夏秋季节差异较大,因此构建了冻土环境下的接地网仿真模型。结合当地气象条件,利用接地阻抗、接触电压和跨步电压等电气量分析全年不同季节土壤条件下接地网的安全性。分析结果表明：借助接地电阻值的实际测量值,利用CDEGS软件进行模拟,可有效弥补由现场测量中土壤电阻率信息不全所带来的深层土壤模型构建的缺陷;在内蒙古地区,冻土模型的引入是实现接地网综合评估不可或缺的环节。     

线路杆塔的放射形接地体防雷特性优化与设计

减小雷击对输电设施造成的损害,降低接地体的冲击接地电阻是现今接地设计的重中之重,其中选择不同的接地体分布形状对杆塔的防雷特性有巨大影响.该文利用CDEGS对于两种放射形接地体进行仿真,对比研究两者的冲击特性,发现低土壤电阻率区域更宜使用标准放射形接地体;高土壤电阻率区域更宜装设人字形接地体.对于两种放射形接地体,进一步...     

土壤湿度变化对线路接地电阻的影响研究

铁塔的接地电阻与其所处土壤的电阻率有关,而土壤电阻率又与土壤的湿度相关。针对大同超高压供电公司管理的500kV输电线路,从2007年8月到2008年5月,对78基典型区域铁塔的接地电阻和土壤湿度定期选行了监州,获得了研究土壤湿度和接地电阻关系的第一手资料。由铁塔的接地电阻和铁塔接地装置参数获得了铁塔所在地的电阻率。研究了各种土壤下土壤电阻率和湿度的关系,并总结了不同季节土壤湿度的变化规律及其对于接地电阻的影响。     

季节性冻土地区变电站地网入地故障电流分析及其限制措施研究

季节性冻土地区,冬季土壤冻结后,其电阻率急剧增加,不仅导致接地电阻上升数倍,同时会引起变电站内部短路时流入地网的故障电流发生变化。文中研究了季节性冻土地区土壤冻结深度对地网分流系数的影响规律。首先建立了季节性冻土地区的土壤结构模型,根据土壤的冻结规律,改变土壤的结构与电阻率,仿真得到了不同情况下变电站地网入地短路电流的分配规律。研究发现:由于杆塔的接地体埋深要小于地网的埋深,杆塔接地装置受冻土影响更大,导致变电站分流系数急剧增加,甚至超过50%,使得原有地网设计无法满足安全标准;仅对地网增设垂直接地极降阻会导致其分流系数的增大,变电站进出线路的临近6～7基杆塔的接地是影响变电站分流的主要因素,因此可以通过对其增设垂直接地极或加大埋深的方式来降低地网分流系数,通过该方法可以提高季节性冻土地区地网的安全性能。     

蒙西地区典型季节变化对接地网接地阻抗影响研究

季节变化改变土壤电阻率值,土壤电阻率的改变对接地装置阻抗值造成影响。在某场区土壤电阻率监测的基础上,研究该场区埋设的不同类型接地装置阻抗变化情况。结果表明：经相关性分析,该地区全年土壤电阻率与气温变化呈强负相关,表现出明显的季节变化特性;在设计受季节变化影响较大的区域接地网时,可以通过增大接地网面积、接地网埋深,以及采用磁导率小、柔韧性好的石墨接地装置,来减小季节变化对接地阻抗值的影响,为受季节变化影响较大地区接地网设计提供参考。     

东北冻土地区接地电阻的计算

本文提出了在东北冻土及季节性冻土地区中地电阻率及接地网接地电阻的计算分析方法,并提出了根据已测得的不冻土电阻率去求得冬季冻土时地电阻率的近似计算公式及详细计算曲线.     

深——压降阻法的应用

介绍了深孔爆破制裂－压力灌降阻剂法在降低垂直接地体的接地电阻中的应用情况。试验结果表明，该法具有明显的降阻效果。深孔爆破制裂时的制裂半径与制裂区域的土壤电阻率有关，如果假设制裂区域的土壤电阻率为零，试验测得的平均制裂半径达２．６ｍ。本文结果只限于工频接地电阻，对冲击接地电阻的效果有待进一步研究。     

冻土冲击特性的试验研究

我国西部地区的输变电工程经过多雷的永冻土地区,了解冻土的冲击特性是输变电工程雷电防护的基础。该文通过试验方法对冻土的起始击穿场强进行研究,并对温度、水分、含盐量等因素对冻土的起始击穿场强的影响规律进行探讨,同时结合土壤导电机理对试验结果进行了初步的解释。以水平接地体为例说明温度对冲击接地电阻的影响。试验表明,土壤的起始击穿场强随着温度、含水量以及含盐量的升高而降低;接地体的工频接地电阻和冲击接地电阻随温度的降低而增加,冲击系数却随着温度的降低而降低。     

高土壤电阻率区域地网设计制作与测试试验

结合机场自动气象观测场实例,介绍了高土壤电阻率区域采用离子接地极深井埋设和传统接地相结合的地网设计,详细分析了地网施工步骤及注意问题。在地网施工过程中,进行了离子接地极数量与地网接地电阻之间关系的测试试验,将实测接地电阻值与厂家宣称的理论计算电阻值进行了比较,并采用最小二乘法中添加趋势线的方法对试验曲线进行拟合,得到接地电阻值与离子接地极关系的数学表达式,同时对结果存在的问题进行了分析,可为其他高土壤电阻率区域的地网设计制作提供参考。     

降低季节性冻土地区接地电阻的方法研究

提出了降低季节性冻土地区接地电阻的方法,该方法结合多年来所积累的工程经验和参考资料,并在不同季节性冻土地区设置方式的仿真计算和实例分析的基础上完成。降低季节性冻土地区接地电阻可以适当地加长垂直接地极的长度,使得垂直接地极至少深入到土壤电阻率较低的土壤层中2～3 m,对以后的工程设计工作有一定的指导作用。     

土壤电阻率的温度特性及其对直流接地极发热的影响

为了更准确地分析接地极的发热情况,确保接地系统的安全运行,通过土壤温升模拟试验,获得了土壤在一定温度范围内的电阻率与温度、含水量的变化规律,试验结果表明:当温度较高时,土壤水分蒸发加快,土壤电阻率迅速增大,并呈指数上升。基于试验结果,结合电流场理论及传热学原理,建立了简单直线型接地极的发热仿真模型,从仿真结果中发现:土壤电阻率的变化会影响接地极表面的散流分布,从而改变接地极附近土壤的温度分布。对比传统计算模型中将土壤电阻率视为恒定的情况,该模型计算结果说明接地极附近土壤温升速度更快。试验及仿真结果说明,计算时考虑土壤电阻率的温度特性对接地极发热的影响,将有利于接地极的安全设计和维护。     

饱和水土壤电阻率温度特性及对直流接地极温升的影响

针对土壤含水量较高的区域直流接地极温升特性不明的问题,对不同类型的土壤进行了水饱和温升电阻率测量。并在此基础上建立了饱和水土壤接地极的电热耦合有限元模型。通过算例与未考虑含水饱和土壤电阻率温升效应的仿真结果进行对比,发现其温升结果明显偏低,随着电流注入时间的增加,电极温升曲线的饱和度变得更加明显。最后进行了饱和水土壤垂直电极的温升试验,验证了耦合模型的可靠性。实验和仿真结果表明,考虑饱和水土壤温度特性可使计算误差降低31.84%。因此,结合饱和水土壤电阻率温度特性对接地极进行温升计算,能更大程度的保证计算的准确性。     

双层结构土壤模型地网接地电阻的简化计算

为了简化双层结构土壤模型中地网接地电阻的计算,提出了将双层土壤模型等效为均匀土壤模型的计算方法。分析了接地网面积、接地网的长宽比、上层土壤电阻率等参数对等效均匀土壤电阻率的影响后,指出接地网面积、上层土壤的电阻率和厚度以及反射系数等参数均对等效均匀土壤电阻率有重要影响;采用CDEGS软件仿真所得数据建立求解等效均匀土壤电阻率的BP神经网络所得结果与CDEGS软件计算对比表明,该BP神经网络具有较高的准确性和可信度,可为多层土壤结构中接地网的设计提供可靠帮助。     

高土壤电阻率下的新型石墨接地材料冲击特性仿真分析

为了研究新型石墨接地材料在高土壤电阻率地区的冲击特性,研究运用CDEGS软件对新型石墨接地材料在高土壤电阻率环境下的电感效应进行分析。从不同尺寸、不同土壤电阻率两个方面与传统接地钢材料进行对比,得到如下结论:在较低土壤电阻率土壤中,冲击接地阻抗受接地体长度的影响很大;在相同尺寸情况下,新型石墨接地材料在高频电流下的电感效应比钢材料小,冲击接地阻抗也小于钢材料,尤其在高土壤电阻率土壤中,新型石墨接地材料在电感效应方面明显优于传统接地钢材料。     

输电线路接地体冲击散流特性仿真计算与试验对比研究

本文对简单结构的单根水平接地体进行冲击模拟试验,分析了不同长度接地体的冲击散流规律,同时通过单根水平接地体建模仿真计算对试验结果进行验证,结果表明:单根接地体的散流呈两端散流大、中间散流少的分布规律,接地体长度和土壤电阻率对散流影响较大。     

青藏铁路格拉段建筑物基础接地电阻的估算

青藏铁路格拉段所经冻土地区具有高土壤电阻率,为尽可能降低该地区建筑物接地电阻,应充分考虑基础的降阻作用。针对青藏高原冻土土壤结构,提出计算建筑物基础接地电阻的估算公式,并给出是否可省略额外接地体的判别标准,为青藏铁路格拉段冻土地区接地系统的设计提供理论依据。     

UHVDC圆环接地极接地性能分析

为研究UHVDC圆环接地极接地性能,用三维有限元法计算了考虑钢体自身电阻率时其性能参数,在相同电极长度下计算比较了单圆环、双圆环和三圆环3种不同电极型式的接地特性,结果表明引流电缆注入点处的电极电位和温升略高于电极其它部位,且单圆环电极的最高电位升、接地电阻和最高温升最小,双圆环次之,三圆环最大;还分析了双层土壤上下层电阻率、电极埋深等参数对接地性能的影响。结果表明,电极埋深越大,最高电位升和接地电阻越小,但随着埋深的增加,温度却难以扩散,导致电极最高温升变大。此外土壤电阻率是影响接地性能的重要因素,随着土壤电阻率的增大,最高电位升和接地电阻等指标均有不同程度的上升,电极埋设层土壤电阻率对接地性能的影响较下层土壤电阻率的影响更大。