特高压输电线路塔基外敷降阻策略研究

特高压线路因接地网接地电阻过高,受雷击影响跳闸问题频繁出现,因此需要进行降阻。采用数值模拟的方法,应用有限元软件COMSOL,利用石墨复合接地材料,建立特高压杆塔基础仿真计算模型,分别对单根灌注桩分层式、螺旋式降阻方案、单个基坑四角分层式、笼式、方框形降阻方案、整个基础四角分层、方框形降阻方案进行计算,分析了圈数、匝数、半径对分层式、螺旋式降阻效果的影响,对比了几种降阻方案对地面电位分布和电流密度的影响。计算结果表明:随圈/匝数、半径增加,降阻效果越来越明显,但差别越来越小。单根灌注桩时,分层式降阻效果优于螺旋式。对于单个基坑,各降阻方案将接地体的电流密度限制的更低,方框形降阻效果较明显。对于整个基础,方框形降阻效果较明显,当土壤电阻率为3 000Ω·m时,降阻效率为12. 8%,同时一定程度上改善了地面电位分布和电流密度。     

大尺寸特高压输电线路雷电屏蔽性能模拟试验影响因素

输电线路雷电屏蔽性能模拟试验研究是线路雷电防护研究的重要手段。根据实际观测的雷电梯级先导停滞时间,确定采用负极性20/2 500?s和负极性80/2 500?s两种操作冲击电压波形模拟雷电最后一击的放电过程,针对1 000 kV特高压线路SZ322型杆塔开展了模型比例为1:12.5的大尺寸雷电屏蔽性能模拟试验。试验结果表明:导线接地方式明显影响导线的放电被击概率;正极性偏置电压将增大导线的放电被击概率,负极性偏置电压将减小导线的放电被击概率;波头时间对放电路径影响不明显;导线被击概率随着线路保护角的增大而增大。所得结果为后续特高压线路雷电屏蔽性能试验的开展提供参考借鉴。     

水平型直流接地极温升试验与仿真

直流系统在单极运行时,接地极的散流电流会使附近土壤温度升高,同时极址土壤各参数也会随温度发生改变。为研究土壤参数变化情况下的接地极温度场,在考虑接地极自阻的情况下对接地极电流场进行计算,并将电流场计算结果作为温度场的计算条件采用有限元法计算土壤暂态温度场,构成电流场与温度场耦合仿真模型。采用该模型求解直流接地极的暂态温升过程,并采用水平型直流接地极温升试验数据对算法进行验证。试验选取直径30mm、长9m的圆钢作为接地极,加载74h的直流电流,采用霍尔电流传感器和光纤光栅感温光缆对接地极的电流与温度进行采集与记录。试验发现接地极电流注入处的温度曲线表现为尾部上扬,表明土壤电阻率随温度升高而增大,且电阻率的升高也导致了温升更快。根据这一情况,对土壤电阻率与温度的关系进行了拟合,并给出拟合公式。对比实测数据,模型在考虑土壤电阻率随温度变化的情况下,计算结果较为准确。     

考虑广域地形条件的油气管道阴极保护电位分布特性研究

为了研究在山区丘陵等广域地形条件下牺牲阳极法对埋地油气碳钢管道的保护特性,对法兰无防腐层及法兰带防腐层而管道防腐层局部破损两种工况分别建立了有限元模型,分析了阳极布置方式与运行时间、土壤电阻率及管道防腐层破损面积对管道腐蚀与阴极保护电位分布的影响。仿真结果表明：在上述两种工况下,缩减阳极间距和增加阳极长度均可使法兰与管体部分的保护电位及泄漏电流密度降低,而阳极与管道的水平距离基本无影响;阳极运行时间越长,阳极表面沉淀越厚,阳极腐蚀速率越低且与其所处地势条件相关,而阴极保护电位基本不变;随着土壤电阻率的增大,阴极保护电位升高,法兰和防腐层破损区域管道的腐蚀加剧;随着管道防腐层破损面积增大,所有防腐层破损处的管道电位均升高且变化规律一致。     

输电线路杆塔混凝土塔基外敷接地引下线防腐研究

为了研究杆塔塔基外敷接地引下线与其连接处的腐蚀问题,分别搭建典型接地引下线和接地引下线-柔性石墨组合接地体腐蚀特性有限元仿真模型,研究典型金属接地引下线和金属接地引下线-柔性石墨组合接地体连接处的腐蚀特性,提出并验证采用包覆法抑制接地引下线-柔性石墨组合接地体连接处腐蚀的方法。仿真结果表明：典型金属接地引下线土壤界面以下几乎全线发生腐蚀,金属接地引下线-柔性石墨组合接地体连接处腐蚀加剧;采用包覆后的接地引下线-柔性石墨组合接地体连接处氧还原电流、铁腐蚀电流密度和析氢电流密度几乎为零。最后通过搭建腐蚀加速试验平台验证了包覆法抑制接地引下线-柔性石墨组合接地体连接处腐蚀的有效性。     

鸟粪对35 kV一体化防雷绝缘子电场分布影响研究

鸟粪及异物对一体化防雷绝缘子闪络电压影响较大。以实际运行中的配电线路35 kV一体化防雷绝缘子为例,采用有限元仿真计算软件,分别研究了一体化防雷绝缘子在清洁干燥状态下、鸟粪附着伞裙以及长串鸟粪下落共3种情况下的绝缘子电场分布特性。通过仿真计算阐明了鸟粪出现位置、鸟粪干湿程度、鸟粪形成干燥带等因素对一体化防雷绝缘子沿面电场的影响规律。最后,根据仿真计算结果对35 kV一体化防雷绝缘子提出相应的防鸟害措施。     

基于改进经验模态分解的泄漏电流去噪方法

为了有效地监测金属氧化物避雷器的绝缘工况,提出一种基于改进经验模态分解的泄漏电流去噪方法。首先,依据泄漏电流波形和幅值的综合相似度对信号端点进行延拓以抑制端点效应,进而根据本征模态函数的平滑度和相关性的综合指标重构无噪声干扰的泄漏电流信号;然后,通过坐标下降法对权重参数进行动态修正和更新,保证重构信号的合理性和准确性;最后,通过仿真和实验验证所提方法可以有效去除泄漏电流信号中的噪声干扰,且能判定出异常监测值,符合工程的实际要求。     

平原和山区同塔双回特高压输电线路雷击特性模拟试验

雷击是造成输电线路故障的主要原因之一,为研究平原和山区特高压输电线路遭受雷击的差异性,以1:12.5比例缩小的特高压SZ322型塔为研究对象,利用负极性80/2 500μs操作冲击电压.波,分别展开了平地和山区2种不同地形条件下的缩比线路雷击模拟放电试验,并结合空间静电场分布仿真计算对2种地形上放电路径分布的差异性进行定性分析。试验及仿真结果表明:平原和山区2种地形上放电路径选择性存在明显的差别,输电线路附近遭受雷击时,相对于平原上,斜山坡上输电线的电场强度更大,且下行先导头部的电场强度最大区域明显向输电线路侧偏移,因此山区的输电线更容易遭受雷击,大地的屏蔽效果差。当放电间隙尺寸增大时,结论依然成立,且2种地形上线路的绕击率差距增大,但两者的绕击率均下降,同时大地的屏蔽效果增强。研究结果对特高压输电线路雷电防护工作具有一定的参考意义。     

变电站接地网不同接地材料接地特性研究

针对电力系统变电站接地网现行的铜、钢以及铜包钢等金属接地材料接地特性的不同,对比分析了铜、钢及铜包钢接地材料的使用成本及腐蚀特性。通过计算对比分析不同土壤条件和不同接地面积下,铜、钢及铜包钢接地网的接地电阻、网内电位差、接触电压以及跨步电压的不同特征。本文所做工作为变电站接地网的材料选择及优化改造提供参考。     

杆塔接地网跨越公路路基接地散流特性与行人安全防护

针对城镇人口密集区输电杆塔与公路临近时接地网散流特性及公路路面跨步电压分布问题,本研究建立杆塔接地网及公路路基模型,研究公路路基宽度、主接地网与公路间距离和辅助接地网形式对接地网分流系数及跨步电压的影响,并提出为跨越公路路基接地体添加绝缘层的防护措施。研究结果表明：公路路基宽度的增加使得接地网分流系数降低及路面跨步电压增大;随着频率的改变,主接地网与公路之间距离对接地网接地特性影响不同;垂直型辅助接地网与其他辅助接地网形式相比受公路路基影响最小;跨越公路路基接地体添加绝缘层后降低路面跨步电压效果比较明显。研究结果可为城镇输电线路杆塔接地装置的设计提供参考。