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。     

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.     

雷电冲击下导电混凝土基础接地电阻及其安全性研究

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雷电冲击下导电混凝土基础冲击接地电阻的影响,研究了雷电冲击下导电混凝土基础的稳定性和安全性,并得出了相关结论.     

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。     

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。     

输电线路混凝土基础自然接地降阻策略

提高杆塔基础的散流特性能够有效降低杆塔接地电阻,并且减少二次人工接地成本,目前对杆塔基础接地有待开展深入研究。本文利用有限元仿真软件COMSOL,搭建单桩式混凝土基础和多桩式混凝土基础,提出基于柔性面状复合接地材料的全敷、下半敷、居上、居中、居下等5种塔基外敷降阻方法,并进行了模拟试验以验证其降阻效率。研究了外敷半径、塔基深度和地下水层位置对接地电阻的影响,比较了含水层对电流密度分布的影响,以及3种多桩式降阻方案对地面电位和电流密度的影响。仿真计算结果表明:增大外敷半径和塔基深度有利于提高降阻效率。逐桩外敷降阻效率从大到小依次为全敷、下半敷、居下、居中、居上。含水层降低了基础的接地电阻,且含水层距地表较近时,降阻效果较明显。电压等级较高的多桩式基础采用外敷降阻时,环包外敷降阻效率高于逐桩外敷。本文研究结论可为实际输电线路设计与防雷接地施工提供参考。     

基于冲击接地电阻的输电线路接地极形状优化

降低输电线路杆塔接地极的冲击接地电阻能有效防止线路遭受雷击。采用冲击系数法,对不同形状接地极的冲击接地电阻进行计算分析,得出冲击接地电阻随土壤电阻率增加而变大;随电极埋深变大而减小;随电极有效面积增大而减小。在此基础上改进接地极的形状,采用ETAP软件对改造后的接地极进行仿真计算,结果表明,改造后的接地极的冲击接地电阻明显减小,达到了较好的防雷效果。     

免拆接地引下线的杆塔接地电阻检测技术

目前雷害已成为影响输电线路安全运行的重要因素。在输电线路运行中,保证杆塔接地电阻一直处于合格状态是减少雷击跳闸的有效手段,因此开展了免拆接地引下线的杆塔接地电阻检测技术研究,提出了一种免断开接地引下线的杆塔接地电阻测量方法,无需断开接地引下线就可快速、准确地检测杆塔接地电阻,及时发现接地系统的缺陷,保证接地系统正常工作。     

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。     

输电线路灌注桩基础自然接地电阻计算方法

通过理论分析,得出一种考虑了混凝土电阻率的计算输电线路灌注桩基础自然接地电阻的计算方法。利用CDEGS软件,建立杆塔基础模型,计算值与仿真值的对比结果表明,该计算方法的计算偏差在工程允许范围内。杆塔自然接地电阻利用系数主要受根开与桩长比值的影响,比值为0.5时,利用系数为0.51～0.56;比值扩大为1时,利用系数增加至0.63～0.67。     

电缆隧道中盾构接地系统特性分析及其与人工接地系统的对比

接地系统是电缆输电系统安全运行的重要设施之一。以220 k V送电工程为例,通过解析计算方法求解该工程中人工接地系统接地电阻,采用有限元方法分析简化该工程中盾构接地系统并通过简化公式计算其接地电阻,对比计算结果表明盾构接地系统更适于作为电缆隧道的接地系统;根据等效的盾构接地系统模型计算地电位特性表明:在地表面上,地电位沿电缆隧道垂直方向逐渐减小,沿电缆隧道平行方向逐渐增大并趋于稳定;跨步电压在电缆隧道垂直方向上出现最大值,但远小于跨步电压的安全限值。     

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。     

垂直接地极对输电线路杆塔接地电阻的影响效果

本文利用相关规程规定的接地电阻计算方法,研究了垂直接地体的不同间隔距离、长度和等效直径对杆塔接地电阻的影响效果。通过计算发现,随着垂直接地极间隔距离的减小、长度和等效直径的增加,杆塔接地装置的整体接地电阻不断降低,但降低的幅度不断下降,整体接地电阻最后趋于饱和。最后本文提出了典型设计参数下,垂直接地极间隔距离、单根长度和等效直径对整体接地电阻的影响范围。通过设置不同的垂直接地极参数,可以取得不同的降阻效果,为杆塔接地装置的设计及改造提供参考。     

电缆隧道中盾构接地系统接地电阻计算及测量

接地电阻是接地系统安全运行的重要参数之一。本文提出了考虑钢筋水泥层电阻率时,盾构接地系统(基于盾构结构的接地系统)接地电阻的计算方法。基于半球形接地极,给出计算双层土壤介质时等效电阻率的方法,并将该方法推广到盾构接地系统,计算钢筋水泥层和土壤双层介质的等效电阻率,从而采用已经被提出的简化计算公式求解盾构接地系统的接地电阻。同时采用三极法测量北京市岳各庄220k V电缆隧道盾构接地系统的接地电阻。测量结果表明,本文方法计算值偏小,与测量值相对误差在10%~32%之间,可用于计算盾构接地系统接地电阻。     

杆塔接地电阻季节系数在线监测系统的构建与应用

针对季节系数对接地系统建设费用的影响问题,提出基于GPRS通信的输电线路杆塔接地电阻实时监测系统构建的功能需求,介绍该系统的总体架构及关键技术,分析该系统的应用情况及效果,结果表明该系统可实现杆塔接地电阻(工频接地电阻和冲击接地电阻)、土壤电阻率、环境温湿度、降雨量、三层土壤温度及含水量等参数的同步在线测量,为河北省南部电网杆塔接地电阻季节系数的影响因素及取值范围的研究提供借鉴。     

GIL管廊结构参数对接地系统电气特性参数的影响

类似于输电线路接地系统,气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated transmission line,GIL)的接地系统对该输电方式的稳定可靠运行至关重要。针对GIL综合管廊接地系统进行研究,首先建立GIL综合管廊接地系统模型,对接地系统的接地电阻、跨步电压、接触电压以及地电位升等电气特性参量进行计算分析,然后研究混凝土结构钢筋、终端接地网布置均匀度、铜排接地干线跨接距离以及主结构钢筋与铜排接地干线跨接距离等敏感结构因素对接地系统电气特性参量的影响,获取敏感因素对接地系统的影响规律,从而得出GIL接地系统设计阶段需优先考虑混凝土结构钢筋与铜排接地干线相连作为自然接地体,铜排接地干线跨接距离相对之下是影响最小的因素。从电气模型角度提出合理的接地系统设计,为GIL综合管廊的建设和运维提供了基础。     

220kV双回同杆并架线路采用氧化锌避雷器提高耐雷水平的研究

对２２０ｋＶ双回同杆并架输电线路采用氧化锌避雷器以提高耐雷水平进行了计算分析,具体地比较了雷直击杆塔时安装不同支数避雷器的防雷效果,分析了接地电阻,线路档距等因素对耐雷水平的影响,同时计算了线路避雷器吸收的雷电放电能量,文章指出,采用线路避雷器,可以显著提高输电线路的耐雷水平,杆塔接地电阻对线路的耐雷水平影响很大,线路的耐雷水平基本上随接地电阻的增加而减小。     

输电线路杆塔接地电阻测量方法及其重要性

检验输电线路杆塔是否达到所规定的安全要求中必要的一点是杆塔的接地电阻值的大小是否满足要求。通过测量杆塔接地电阻的大小能够预先发现整个接地系统中可能存在的隐患,有效避免由于接地的不达标而造成的设备和人员伤害事故,是验证输电线杆塔接地系统是否有效的一个重要指标。