改善冲击散流时地中电场分布的接地降阻试验

已有的冲击接地试验研究表明,冲击电流入地后地中电场分布决定了接地装置的散流性能。从改善冲击散流时地中电场分布的角度进行冲击接地模拟试验研究,可提高接地装置冲击散流效率,降低接地装置冲击接地阻抗,为高土壤电阻率地区的防雷降阻措施提供新的解决思路。因此基于相似准则,对单根水平接地体和星型水平接地体在两种土壤电阻率下的冲击散流规律进行了模拟试验,并根据试验结果利用针刺状导体改善了接地体冲击散流时的地中电场分布。改善后的冲击接地试验结果表明,基于冲击散流时地中电场分布的接地装置改善措施,能够起到较明显降低冲击接地阻抗的效果,且冲击降阻的效果受冲击电流幅值和接地体结构布置的影响。     

针刺式接地装置降阻机制的仿真和试验研究

改善高土壤电阻率地区输电线路杆塔接地装置的冲击散流效率、降低其暂态接地阻抗是提高输电线路耐雷性能的有效措施。采用考虑土壤电离动态过程的接地装置冲击特性有限元模型分别对水平星型接地装置及添加针刺的水平星型接地装置建立有限元分析模型,通过对比加针前后接地装置在冲击电流作用下产生的地表电位分布、地电位升及其周围土壤中的电场分布等参数,分析了针刺式接地装置的降阻机制,认为在土壤结构、电阻率和注入冲击电流一定的条件下,改变接地装置的局部结构,能够使冲击电流入地时土壤中局部电场畸变加强,扩大火花放电区域,从而减小冲击接地电阻。另外基于相似性准则对加针前后的星型水平接地极进行模拟试验测量其冲击接地阻抗,试验结果与数值计算结果的对比分析证实了针刺式接地装置的降阻效果。     

垂直接地极对杆塔冲击接地电阻的影响研究

雷击输电线路杆塔时,杆塔接地装置的冲击电阻过大是造成雷电反击跳闸的主要原因。针对如何利用垂直接地极有效降低杆塔冲击接地电阻这一问题,文中建立典型杆塔接地装置仿真模型,研究了不同长度垂直接地极的影响范围;垂直接地极数量、长度对于杆塔接地装置降阻效果的影响。通过研究发现,不同长度垂直接地极影响范围不同:10 m长垂直接地极的影响范围大约为40 m,而3 m和5 m长垂直接地极的影响范围分别为5 m和20 m;在所添加垂直接地极总长度相同的情况下,所采用单根垂直接地极的长度越长,则降阻效果越好;随着垂直接地极数量的增加,其降阻率都不断趋向饱和。推荐在泄漏电流弱的地方添加尽可能长的垂直接地极,然后再根据其影响范围增加合适的垂直接地极数量。该结论可为杆塔接地体的设计及改造提供参考。     

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。     

高土壤电阻率下杆塔地网冲击降阻研究

本文采用模拟试验的方法,在高土壤电阻率中研究射线添加分支类型、分支位置、分支数量和分支长度对方框带射线接地体冲击特性的影响。从试验结果可知,垂直分支的降阻效果比水平分支明显;在射线与分支长度总和一定时,分支位于射线中间降阻效果最好,分支数量过多时会减弱降阻效果,存在一个最优分支长度,可以较为明显的降低冲击接地电阻。根据试验结果,在高土壤电阻率地区合理添加垂直分支可以有效的降低接地体冲击接地电阻。     

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。     

降低杆塔冲击接地阻抗方法

降低杆塔接地电阻是减小输电线路雷击事故的重要措施,分析了接地装置冲击散流特性,介绍了接地装置冲击接地阻抗各种表示方式及其物理定义及输电线路杆塔接地装置降阻改造方法及建议。     

考虑端头效应与屏蔽效应的集中接地装置冲击降阻方法

降低接地装置的冲击接地电阻是提高输电线路耐雷水平的有效措施,而冲击接地电阻主要取决于接地装置的冲击散流能力,研究降低集中接地装置冲击电阻的方法对于提高电力系统安全性具有重要意义。在已有冲击接地理论和试验的基础上,提出了一种在集中接地装置合适位置增加散流端头增强端头效应,从而提高散流能力的冲击降阻方法。基于相似性原则开展接地模拟试验,验证了在接地装置添加散流端头实现冲击降阻方法的有效性,同时研究添加不同位置和间距的散流端头条件下,屏蔽效应对冲击降阻效果的影响。试验结果表明,添加散流端头可以实现冲击降阻的目的;考虑屏蔽效应,添加单组散流端头时,在水平接地装置中间区域布置具有更加明显的降阻效果,添加2组散流端头时,端头间距需要控制在合适的范围内,试验中2组长度L的散流端头间距控制在2L以上,能得到明显的冲击降阻效果。     

不同针刺型接地网结构的雷电冲击散流特性影响分析

在接地网添加针刺是一种降低冲击接地电阻的有效方法,且效果随针刺短导体的布置方式不同而存在区别。研究接地体针刺的冲击散流作用特性,对比分析了针刺数量、长度、间距等影响因素对接地体冲击散流特性的影响。首先分析不同针刺对“一”字形水平接地极在冲击电流作用下的电位、电场、电流分布进行研究,其次计算不同针刺结构下的接地极冲击接地电阻、散流效率等参数并分析针刺式接地装置的降阻机制。仿真结果表明,针刺数量、针刺长度等会产生散流屏蔽效应,影响接地体的散流特性,恰当的针刺数量和长度可有效增加散流面积,提高接地体的散流效率。     

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。     

SYJ型接地装置的开发与应用

降低山区线路杆塔的接地电阻是一个难以解决的问题。根据大开挖式杆塔基础的特点,研发了一种利用杆塔基础降低杆塔接地电阻的SYJ型接地装置。运用电磁场理论推导出SYJ型接地装置的计算公式,给出了工程设计方法。用模拟电荷法在MATLAB中进行了仿真分析,并运用到实际工程中,模拟试验和工程应用结果验证了理论推导和公式的正确性。研究表明,新型接地装置散流特性好,降阻效果优良,可以广泛应用于高土壤电阻率地区和占地面积较小的接地工程。     

杆塔接地体冲击散流分布试验研究

冲击电流作用下接地体的表面散流分布对接地体的冲击接地电阻有决定作用。分别在均匀土壤（23 Ω?m）和水平双层土壤（上层砂土2 180 Ω?m,下层土壤23 Ω?m）条件下,对不同型式的方框带射线接地体进行了模拟试验,从散流不均匀度和散流分布的角度,分析了土壤电阻率、冲击电流波前时间和峰值的影响,研究了常用改型方法的效果。结果表明,土壤电阻率越低、冲击电流波前时间越短、冲击电流幅值越高,则接地极散流越不均匀;方框带射线型接地体射线的末端散流一般大于首端和中部的散流,水平射线的中部散流比例基本不受冲击电流幅值的影响;在方框带射线型接地体的射线上添加水平分支及垂直分支能起到很好的降阻效果     

一种新型接地装置的开发及应用

提出了一种可以明显降低接地电阻的新型接地装置,章从理论上分析了该接地装置的降阻机理及其在复合地网中的降阻效果,给出了应用该新型接地装置的工程设计方法和计算公式,并通过模拟试验和实际工程应用验证了理论分析所得的结论。模拟试验和工程应用结果均表明,新型接地装置在土壤电阻率较高或地网占地面积较小的接地工程中,具有散流特性好、降阻效果好等优点,能较好地适用于高土壤电阻率和占地面积较小的接地工程。     

输电线路杆塔长距离外延接地散流特性研究

为研究输电线路杆塔接地网接地降阻特性,建立山区输电线路杆塔接地网冲击散流模型,对比分析在不同土壤电阻率、接地网外延长度、接地体材料条件下,单边、双边、“十”字形、“T”字形、“日”字形、“米”字形六种不同形状的接地网对输电线路杆塔接地降阻的影响规律。提出基于级联策略的输电线路杆塔接地网连接优化方式,结果表明:土壤电阻率的增加会导致接地网阻值的升高,石墨材料接地体能够有效地降阻;相较其他5种接地网形状,“米”字形接地网具有更好的降阻效果,随外延长度的增加,接地网阻值先降低后达到饱和。本文提出的输电线路杆塔接地网级联方式具有更好的降阻、散流效率。     

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.     

高土壤电阻率地区输电线路杆塔降阻技术应用研究

高土壤电阻率地区地质条件恶劣,施工难度大,降阻困难。研究一种新型接地装置,软件模拟表明新型接地装置和常规接地装置相比,显著降低了原地网的工频接地电阻和跨步电压。采用新型接地装置对高土壤电阻率地区输电线路杆塔接地网进行降阻改造,与传统热浸锌圆钢相比,该方法施工方便,折算到30年的成本也显著降低。对高土壤电阻率地区输电线路杆塔接地改造具有重要的指导和示范意义。     

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。     

冲击接地电阻降阻试验研究

已有研究结果表明雷电流更易通过接地体端部附近土壤的火花区域流向大地.为充分利用这一效应,提出了一种在接地体末端增加辐射状分支结构的降低冲击接地电阻方法.试验结果表明,辐射状分支结构可起到降低冲击接地电阻的作用,其降阻效果与冲击电流幅值及分支的尺寸、数量有关.该结论为高土壤电阻率地区杆塔的接地设计提供了重要依据。     

连续冲击作用下不同土壤地区接地装置的散流特性研究

连续雷电冲击作用下接地装置的冲击散流特性更能反映杆塔接地的防雷保护效果,并且不同土壤地区的杆塔接地装置在雷电流的连续冲击下会有不同情况的冲击散流特性,为了探究这种特性,该文基于ATP-EMTP软件建立考虑火花效应的双脉冲五段式水平接地体仿真模型,仿真和实验相结合对不同土壤地区接地装置的连续冲击特性进行研究,对冲击接地电阻进行计算总结。研究结果表明：连续冲击下接地装置的冲击特性远不同于单次冲击下接地装置的冲击特性,这主要是由于接地装置所处土壤环境的不同,火花效应和挥发效应对土壤冲击散流效果的作用会相互影响,因而产生较大差异：当土壤比较湿润时其二次冲击散流效果较一次冲击散流效果较差,当土壤比较干燥时,其二次冲击散流效果较一次冲击散流效果较优。     

杆塔接地装置的冲击阻抗建模及应用

杆塔冲击接地阻抗是输电线路雷击跳闸的主要影响因素之一,在我国的山地、丘陵地区,杆塔冲击接地电阻往往较高,使得线路跳闸事故频发。该文基于有限元与电路理论结合的方法,通过试验探究了广东地区典型土壤的冲击特性,建立了精确的输电线路接地暂态模型,基于该模型探究了地表下存在岩层区的输电杆塔冲击降阻优化方法。研究结果表明,对于地表下存在岩层区的接地装置,使用外引射线配合针刺短导体以及外引射线配合垂直接地极有着较好的优化效果。其中,外引射线配合针刺短导体时,针刺长度为射线的3%～6%、针刺间距为射线的10%～14%时降阻效果最好;外引射线配合垂直接地极时,垂直接地极布置于射线最外端时降阻效果最好。研究结果可为山区杆塔接地改造和优化提供参考和理论支持。