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。     

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。     

输电线路杆塔及接地体雷电冲击响应分析

雷击是造成输电线路跳闸的主要原因,研究输电线路及接地体的雷电冲击响应具有十分重要的意义。为此,笔者运用电磁分析软件CDEGS建立了500 kV双回路自立式输电线路杆塔雷电冲击模型,分析不同雷电流波形、不同杆塔参数、不同土壤电阻率和不同接地体长度下输电线路杆塔及接地体上雷电冲击响应规律。计算结果表明,雷击杆塔塔顶时,避雷线分流大小与土壤电阻率成正比关系,雷电流过大将导致绝缘子击穿;雷电流波前时间越短、横担越窄、杆塔越高、土壤电阻越大、接地体越短,雷击时塔顶和接地体冲击电压峰值越高;在高土壤电阻率地区通过增长接地体长度、降低土壤电阻率能有效降低塔顶和接地体电位。     

输电线路杆塔及接地体雷电冲击响应分析北大核心CSCD

雷击是造成输电线路跳闸的主要原因,研究输电线路及接地体的雷电冲击响应具有十分重要的意义。为此,笔者运用电磁分析软件CDEGS建立了500 kV双回路自立式输电线路杆塔雷电冲击模型,分析不同雷电流波形、不同杆塔参数、不同土壤电阻率和不同接地体长度下输电线路杆塔及接地体上雷电冲击响应规律。计算结果表明,雷击杆塔塔顶时,避雷线分流大小与土壤电阻率成正比关系,雷电流过大将导致绝缘子击穿;雷电流波前时间越短、横担越窄、杆塔越高、土壤电阻越大、接地体越短,雷击时塔顶和接地体冲击电压峰值越高;在高土壤电阻率地区通过增长接地体长度、降低土壤电阻率能有效降低塔顶和接地体电位。     

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。     

接地电阻和土壤电阻率及隐蔽泄流地网测量的输电杆塔防雷技术

针对传统技术对输电杆塔的防雷诊断只是以测量接地电阻为基础,这种测量方法测量误差大。根据规程要求,提出了一种基于接地电阻和土壤电阻率及隐蔽泄流地网测量的输电杆塔防雷技术。文中接地电阻测量主要基于直线三极法测量,土壤电阻率测量则基于四极法测量,隐蔽泄流地网测量主要通过测量输电杆塔与地网隐蔽导通时两端电流的方式监测。关于接触电阻以及土壤电阻率,通过季节系数修正方式提高准确度。实践表明:基于接地电阻和土壤电阻率及其隐蔽泄流地网测量技术能够精确测量,利于输电杆塔选择合适的防雷技术。     

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。     

杆塔不同接地装置接地性能分析

正杆塔工频接地电阻大小对电力线路防雷水平具有重要影响,接地装置可有效降低杆塔接地电阻,提高电力线路防雷水平。为了比较不同接地装置的经济性,使用CDEGS软件建立圆钢和圆钢与接地模块组合而成的接地装置计算模型,并分别计算了在相同土壤电阻率和相同接地尺寸时两组接地装置的接地性能。结果表明,在相同土壤电阻率和对应尺寸时,圆钢与接地模块组合接地体接地效果优于圆钢接地体。在高土壤电阻率地区优先使用圆钢与接地模块组合的接地体。     

考虑火花效应时杆塔接地装置冲击特性的研究

运用ATP-电磁暂态程序(the alternative transients program-elector magnetic transient program,ATPEMTP)仿真计算模型对放射型、方框型及网格型杆塔接地装置进行了仿真计算,研究了土壤电击穿、接地体长度L、雷电冲击电流幅值Im、土壤电阻率ρ、土壤临界击穿场强Ecr及接地体埋深h等因素对其冲击特性的影响规律,同时,提出了实际冲击接地电阻R(t)的概念,研究了其随时间的变化规律及Im、ρ及L对最大值R(t)m的影响规律,并与传统意义的冲击接地电阻Rch进行了对比。     

基于有限元法的水平接地体冲击接地电阻计算与分析

杆塔冲击接地电阻是输电线路防雷接地的重要技术参数-传统冲击接地电阻计算时,通常将接地体各段的电感视为常数,忽略了各段之间的互感,造成冲击接地电阻计算精度较差:基于此,采用有限元法计算并分析了考虑互感的输电线路杆塔水平伸长接地体冲击接地电阻。采用ANSYS对不同长度接地体上的电感进行计算,得出其走势,并分析变化规律;进行了分布参数电路模型的仿真计算,与传统公式的冲击电压波形及接地电阻计算进行对比。结果表明:水平伸长接地体上的电感大致呈现两端小,中间大的规律,数值最高相差2.4倍;在低土壤电阻率环境下,考虑了自感和互感的模型所得的数据更加符合实际结果,因此在多种接地装置的冲击接地电阻分析中可以取代传统经验公式计算。     

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...     

220kV同塔四回输电线路反击耐雷性能影响因素

采用ATP-EMTP软件建立仿真模型,对220 kV同塔四回输电线路反击耐雷性能进行了仿真计算和分析。分析了雷击杆塔塔顶时,杆塔塔身及各横担不同部位电位分布,并讨论了杆塔高度、杆塔冲击接地电阻、土壤电阻率、绝缘水平等因素对线路反击耐雷性能的影响。结果表明：低土壤电阻率地区杆塔接地电阻对线路反击耐雷性能影响不明显,高土壤电阻率地区降低杆塔接地电阻能够提高线路耐雷水平;需要根据实际条件尽可能地降低杆塔高度;线路各层导线可以采取不同的绝缘水平。     

模型法雷电冲击下杆塔电位的测量与分析

对雷电冲击下杆塔电位进行实际测量是很困难的,鉴此,介绍了一种采用模型法研究杆塔在雷电冲击下的电位分布,并采用频响法测试冲击接地电阻。通过对模型的测试数据进行分析,发现冲击接地电阻与杆塔高度密切相关,因此,在杆塔防雷优化设计中考虑杆塔冲击接地电阻值的控制范围时杆塔高度是一个不可忽略的重要因素。     

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。     

500 kV架空线路雷电过电压与冲击接地电阻关系

为考虑雷击架空输电线路后,雷电流在避雷线、杆塔、接地网和土壤中的动态散流过程,建立了输电线路-杆塔-接地网一体化雷电全波电磁暂态模型,计算冲击接地电阻和反击过电压。基于全波电磁暂态模型,从冲击接地的概念出发,将土壤电阻率、雷电流波前时间和幅值对输电线路的影响直接反映在雷电过电压上,对雷电过电压与冲击接地电阻计算公式进行拟合。研究表明：波前时间减小和土壤电阻率增大均会使冲击接地电阻值与雷电过电压增大。不考虑火花效应时的冲击接地电阻值与雷电流幅值无关,雷电过电压随雷电流呈正比例增大。在进行接地网设计时,应考虑能使雷电过电压值下降的接地网射线的有效长度。     

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。     

接地模块在输电线路中的应用

输电线路的雷击跳闸次数一般占线路总跳闸次数的50%以上。降低输电线路雷击跳闸率的主要措施之一是降低线路杆塔的冲击接地电阻,在高土壤电阻率地区,采用传统的方法难以使杆塔的冲击接地电阻满足要求。以石墨为主要原料而制成的接地模块,可有效地降低杆塔接地装置的工频接地电阻,尤其可大幅降低杆塔的冲击接地电阻,从而降低输电线路的雷击跳闸率。     

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。     

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。     

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。