基于平面复合降阻材料的杆塔基础接地降阻研究

杆塔基础自然接地作为输电线路重要的接地装置,能减少外延接地及降阻施工成本。针对特高压输电线路杆塔基础接地提出基于平面复合降阻材料的塔基外敷接地降阻策略,首先,采用CDEGS仿真计算软件建立特高压杆塔单根浇注桩接地计算模型,分析均匀土壤、多层土壤、混合土壤三种条件下的外敷接地降阻效果;然后,通过单个塔基外敷计算模型分析外敷材料不同敷设方式的降阻效率;最后,计算完整杆塔基础外敷接地降阻效率和散流分布特征,并与水平人工外延接地降阻方式进行对比。结果表明,外敷接地降阻效率与土壤条件、敷设位置等因素有关,在高土壤电阻率条件下,塔基外敷接地降阻效率超过22%,与水平人工外延接地相比,塔基外敷接地降阻的散流比超过96%,接地材料利用率高,可减少征地和二次接地施工成本。     

杆塔接地网降阻剂降阻效率及影响因素研究

现行输电线路防雷工程采用降阻剂进行降阻时往往面临盲目施工、降阻效率低,降阻长效性差等技术瓶颈。采用CDEGS仿真计算软件建立"一"字型与方框射线型接地网模型,分别针对降阻剂的使用量、材料参数、敷设位置等因素对其降阻效率的影响规律进行计算。通过仿真计算说明不同接地网面积与土壤条件对降阻剂降阻效率的影响,根据仿真计算结果对实际输电线路杆塔接地网采用降阻剂降阻提出相应的施工建议。     

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。     

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。     

基于有限元法的输电线路杆塔接地网电磁特性研究

针对输电线路杆塔金属接地体在高频雷电流或短路故障电流作用下,接地电阻呈现的阻抗特性,采用有限元计算方法,对铜、钢等典型接地材料在高频电流作用下的趋肤效应与电感效应进行仿真对比。结果表明,铜材料的趋肤效应和电感效应低于钢材料,在0.05~50kHz高频雷电流作用下,铜接地体和钢接地体的交流电阻范围分别为0.764~9.383、5.969~251.550mΩ,电感值范围分别为1.473~25.171、1.434~2.213μH;2.6/50μs雷电流作用下,当接地体长度大于10m时,接地体的冲击接地阻抗明显大于工频接地电阻。     

输电线路杆塔辅助接地网降阻效率及影响因素研究

输电线路杆塔接地网能够有效降低接地网接地阻抗,保证雷击电流安全地流入大地,实际杆塔施工过程中存在地形受限、盲目施工、降阻效率低等问题。对此,采用防雷接地领域中的CDEGS软件建立双边、单边、方框、垂直4种辅助接地网形式,通过改变外延长度、电流频率、土壤电阻率及土壤结构等因素分析比较4种辅助接地网的散流特性和降阻效率,进而研究降阻效率的影响因素。计算结果表明,杆塔辅助接地网的降阻效率与外延引线长度及辅助接地网终端形式关系密切,并随不同频率电流作用呈现不同的变化趋势,土质及地形条件对辅助地网散流特性有影响。该结论可为复杂地形下输电线路设计与施工、杆塔接地改造提供参考。     

柔性石墨复合接地体电感效应与火花放电效应研究

柔性石墨复合接地体是一种具有良好的导电性、耐腐蚀性且非铁磁性的非金属接地体.为研究电感效应与火花放电效应对石墨复合接地体冲击特性的影响规律,笔者搭建了频域电网络模型及其迭代算法对接地体的冲击接地特性进行仿真计算,通过与CDEGS仿真结果及文献的试验结果进行对比,验证了仿真计算方法的有效性及准确性.在此基础上,对不同土壤和雷电流参数下石墨复合接地体的冲击特性进行仿真计算.研究结果表明:高土壤电阻率作用下,石墨复合接地体的冲击系数较小,火花放电效应较强,相反的,当土壤电阻率较低时,电感效应较强.火花放电效应强度在高幅值雷电流作用下增强,且与土壤临界击穿场强有关,而电感效应受两者的影响不大.雷电流波前时间越短,接地体的长度越长,电感效应的影响就越强,尤其是在低土壤电阻率条件下影响更为显著.本研究仿真结论可为杆塔接地施工与材料选型提供参考.     

10 kV配电线路感应雷过电压特性及影响因素

感应雷过电压是造成配电线路跳闸频繁的主要原因之一。规程法计算配电线路感应雷过电压简化了计算过程,未考虑充分雷电放电物理过程及其他因素的影响。对此,基于HФidalen感应雷过电压计算方法,建立了10 kV配电线路感应雷过电压计算模型,并分析了落雷位置、雷电流幅值及波形、回击速度、大地电导率、线路长度及架空线高度等因素对线路感应雷过电压特性的影响。结果表明,雷电流波前陡度、回击速度、大地电导率、线路参数等显著影响线路感应雷过电压波形;配电线路感应雷过电压幅值随雷电流幅值、回击速度的增大而近似线性增大;配电线路感应雷过电压幅值随雷击点与线路间距、波前陡度、大地电导率的增大而非线性减小。研究成果可为配电线路防雷提供参考。     

铝板-铁氧体屏蔽对无线充电系统特性影响研究

为了研究屏蔽结构对磁耦合谐振式无线充电系统参数的影响，本文理论分析了铝板、铁氧体结构对无线充电系统参数的影响机理，搭建无线充电系统场路耦合计算模型，对比分析了添加铝板及铝板-铁氧体复合结构后无线充电系统空间磁场特性和系统参数变化规律，并通过模拟实验验证铝板-铁氧体复合结构的有效性。研究结果表明：单独使用平板式铝板作为屏蔽结构时，无线充电系统会受到外部金属板的影响，发射线圈电压由254.84 V上升至486.1 V,发射线圈电流由3.84 A上升至8.1 A,传输效率下降、涡流损耗增大；当采用优化后的铝板铁氧体复合屏蔽时，铝板屏蔽结构对系统的影响程度下降，相对于平板铝板结构，电压下降至298.82 V,电流下降至4.31 A;模拟实验中，增加铝板屏蔽后，发射线圈电压由18.6 V上升至19.2 V,而负载电压由7.8 V下降至6.64 V;当增设铁氧体后，发射线圈电压恢复至18.6 V,负载电压提升至7.36 V,模拟实验结果表明铁氧体结构能有效缓解金属板对系统电气参数的影响。     

基于分布式辅助散流接地网的天然气管道过电压防护

由于共建城市地下走廊,输电线路常与天然气管道并行敷设,当输电线路遭受雷击时,通过杆塔接地网向附近土壤散流会导致邻近天然气管道损耗的问题。为了研究雷击输电线路对天然气管道的具体影响,本文通过COMSOL Multiphysics仿真软件建立临近管道处杆塔辅助接地网散流模型,对比分析了杆塔辅助接地网的外延长度、面积、敷设方向、连接线数量以及土壤电阻率等因素对杆塔接地电阻和天然气管道电压峰值的影响,进而提出了基于杆塔辅助地网的管道过电压防护方案。仿真结果表明:减小土壤电阻率、增加辅助地网外延长度、面积和连线数量会降低天然气管道感应电压峰值;135°敷设辅助地网对天然气管道感应电压峰值防护效果最优。本文研究结论可为城市综合能源走廊建设提供参考。