输电线路杆塔接地网典型接地材料散流特性研究

锰铜、圆钢及石墨复合接地材料作为输电线路杆塔接地网常见的三种接地材料,因材料本身电磁参数的不同使得接地体工频与冲击散流特性有区别。为此针对三种典型接地材料,采用软件CDEGS对3种接地体进行仿真建模计算,分别对比分析了3种常见金属及非金属接地材料在不同频率、不同土壤条件及不同直径下的接地散流特性,阐述了接地体散流特性对接地阻抗的影响并给出结论,研究结果为输电线路杆塔接地网选材及外延降阻设计提供参考依据。     

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。     

山脊风电机组多向辅助接地网散流特性与影响因素研究

风电机组遭受雷击时极易损坏。内陆风电机组通常架设在山脊、山顶等复杂地形处,较高的地面落雷密度造成风机雷害事故频发。文章针对典型山脊地形条件下的风电机组,分别建立单边辅助和双边辅助接地网模型;通过仿真计算,对比分析了传统镀锌钢接地材料和新型柔性石墨接地材料作为辅助地网材料时的接地特性;分析了外延引线长度、数量对单向辅助接地网的影响;并对多向辅助接地网进行了散流特性分析和结构优化。计算结果表明:在高频电流作用下,选取合适的外延引线长度、数量,有利于增大分流系数和降低机组接地电阻值;多向辅助接地网比单向辅助接地网降阻效果以及散流特性更好,且主接地网两侧辅助接地网长度相同时,降阻效果最明显。在实际工程中,采用柔性石墨接地体,有利于实现山脊风电机组多向辅助接地网的均衡散流。     

220 kV输电线路塔基接地散流特性优化研究

输电线路塔基接地装置的散流性能直接影响电力系统的安全、稳定运行。针对桩基自然接地提出利用基坑垂直空间外敷树枝型垂直接地装置,采用COMSOL仿真软件建立220kV输电线路塔基计算模型,与传统外延人工水平接地装置进行对比,并分析不同接地材料对接地装置降阻效果的影响。结果表明,由于树枝接地体良好"端部效应"的影响,在高阻土壤条件或向注流点注入高频电流时,与外延人工水平接地装置相比,树枝型垂直接地装置具有高比例的散流比,可快速地将电流泄放到土壤深处,有效降低接地电阻;针对接地装置材料的研究表明,采用柔性石墨接地材料的装置随入地电流频率的升高具有更小的接地阻抗,这在输电线路杆塔中具有较为明显的工程使用价值。     

输电线路杆塔分形外延接地网接地特性及影响因素研究

降低输电杆塔接地电阻是减少雷击跳闸事故的重要措施,而山区等地势复杂区域存在传统外延接地网施工困难、土壤电阻率高等问题。提出基于分形理论的分形外延接地网敷设方案。采用有限元仿真软件建立分形外延接地网模型,研究角度、分形维数、分形层数等因素对接地电阻、分流系数的影响,并比较典型外延接地网的接地特性。研究表明,适中的角度、较小的分形维数及分形层数有利于促进分形外延接地网散流降阻。该研究可为地势复杂且土壤电阻率高的山区等区域输电线路杆塔接地设计提供参考。     

基于线路杆塔冲击降阻效果的火花刺布置方式优化设计

鉴于改变线路杆塔接地装置的局部结构,加装针刺状短导体(也称火花刺)可有效降低其冲击接地电阻,建立多种加装火花刺结构的线路杆塔接地体模型进行仿真计算,分析火花刺布置方式的加装角度、分支位置及数量改变对冲击接地电阻的影响。结果表明,针刺导体间的电流屏蔽效应是影响火花刺降阻效果的主要因素,据此提出火花刺的优化布置方式。计算典型线路杆塔接地网模型加装火花刺的冲击降阻效果,其中以垂直方式加装24m火花刺能达到11.34%降阻率,为实际工程应用提供了参考。     

接地装置冲击特性场路耦合分析方法研究

输电杆塔接地装置的冲击特性是影响输电线路安全运行的重要因素之一,在低土壤电阻率下由于忽视接地装置的冲击特性给电网的安全运行带来隐患。因此,结合接地装置的电路理论、电磁场理论和有限元方法提出一种分析接地装置冲击特性的场路耦合分析方法。综合考虑接地体在高频下的自感、互感及电流在土壤中的散流特性,减少模型等效,计算精度较高。利用该方法分析了低土壤电阻率下注入电流频率为0～500kHz的接地体性能及2.6/50μs的冲击电流下导体电势分布,并与CDEGS软件分析结果进行对比,验证了该方法的有效性。     

杆塔接地装置冲击散流规律模拟试验

杆塔接地装置的冲击散流特性直接影响接地装置冲击接地电阻的大小,根据接地装置的散流规律来设计和优化接地装置的结构可有效提高接地装置的接地效果,通过模拟试验研究了六种接地装置的电流分布规律和冲击散流特性。试验结果表明,单根接地体主要通过接地体末端散流;接地体上漏电流分布越均匀,接地体的冲击接地电阻越小;水平放射型接地体上漏电流分布不均匀,主要通过四条射线上靠近注入点处和末端的导体段散流;接地体导体间的屏蔽效应会影响接地体上漏电流的大小和分布规律。试验得出的冲击散流规律,为提高接地装置在实际应用中的接地效果提供了参考。     

基于层次分析法的杆塔接地装置对人身安全影响研究

在线路杆塔遭受雷击或者发生接地故障时,故障电流经接地体入地时可能造成地电位异常升高而产生危险的接触电压或跨步电压,从而对人身安全构成威胁。基于层次分析法,综合考虑接地体对人身安全影响的散流特性、跨步电压分布与接地电阻这3种主要因素,结合仿真得出接地体周围地电位及跨步电压的分布规律,计算比较3种接地体的安全系数。计算比较得出,圆环型接地体是最安全的,适用于人口密集区域;方框带四条斜射线型接地体次之,适用于人口稀疏区域;方框型接地体最不安全,适用于山林等人口稀疏区域。     

杂散电流干扰下变电站接地网保护研究

为解决杂散电流干扰下的变电站接地网腐蚀问题,建立杂散电流仿真模型,分析了杂散电流分布规律,研究了杂散电流与土壤电位梯度的关系以及影响杂散电流分布的相关因素,并结合甘肃省成县330kV变电站工程实例,根据杂散电流的影响因素分析结果提出相应的接地网设计方案,使接地网腐蚀速度减缓73%,效果显著。仿真分析结果可为接地网的设计、施工提供理论依据,也可为接地网的杂散电流腐蚀防护提供相关数据。     

线路杆塔接地装置雷电冲击特性仿真计算与模拟试验

杆塔接地装置的冲击接地电阻值直接影响输电线路的防雷效果,降低杆塔冲击接地电阻是降低线路雷击跳闸率的有效措施。采用ATP EMTP仿真计算和模拟雷电冲击试验的方法,对杆塔接地装置的雷电冲击特性进行了研究,设计了一种改进型接地装置。经仿真分析验证,在不改变接地装置覆盖面积的情况下,该装〖JP2〗置比普遍使用的接地装置型式具有更好的雷电冲击特性,可作为高土壤电阻率地区改善线路防雷的有效途径。     

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。     

±800 kV特高压直流输电线路雷电性能及防护措施研究

[目的]雷击是造成±800 kV特高压直流输电线路故障的首要原因,开展输电线路防雷评估对系统的安全与稳定运行至关重要。[方法]文章依托我国某在建±800 kV特高压直流输电线路工程,根据工程设计使用条件选用导、地线型,通过沿线各海拔、气象区分布塔型数量,确定了主力杆塔;综合沿线各塔位地面倾角、土壤电阻率、雷暴日、气象区等分布比例,评估了全线耐雷性能,并针对工程雷电特性,提出了具体的防雷优化措施,此外,还对比了电气几何模型(EGM)法中关于地形考虑的2种方法间的计算差异。[结果]计算结果表明:工程综合雷击闪络率不满足设计参考值要求,全线以绕击防护为主,沿线雷暴日与杆塔正极侧的地形条件是防雷关键影响因素。[结论]将全线位于C级及以上多雷区,山区正极侧地面倾角≥25°的杆塔保护角采用-15°设计后,可满足雷击闪络率不大于0.10次/(100 km·a·40 d)的防雷要求,经分析对比邻近已投运±800 kV线路的耐雷性能与实际运行数据,论述了文章计算方法及结果的合理性。     

山区送电线路防雷保护措施的探讨

探讨了山区送电线路雷电“绕击”事故发生的地理、地貌和气象特征,以及山区送电线路在防止“反击”及“绕击”事故方面存在的不足,提出了“侧向避雷针”防止绕击的防雷保护新措施,以及降低杆塔接地电阻防止“反击”事故、采用线路避雷器等山区送电线路防雷的综合技术措施.     

Choosing configurations of transmission line tower grounding by back flashover probability value

There is a considerable number of works devoted to electrical characteristics of grounding. These characteristics are important in general. However, in application to grounding of transmission line towers they are not enough to determine what grounding construction is preferable in some particular case, because these characteristics are calculated or measured apart from the grounded object, and only limited number of current (or voltage) source waveforms is used. This paper indicates reasons in favor of the fact that to choose the optimum design of grounding, the calculation model should include the tower as it is. The probability of back flashover, which provides both qualitative and quantitative estimate of the grounding structure efficiency, can be taken as the criterion for the grounding design. The insulation flashover probability is calculated on the basis of engineering method, which evaluates breakdown strength of insulation for nonstandard waveshapes, and probability data on lightning currents. Different approaches are examined for identifying the back flashover probability, as not only amplitudes but also other parameters can be taken into account. Finite-difference time-domain method is used for calculations of transients. It is found that lightning current waveform can greatly influence calculated back flashover probability value.     

直流接地极及杆塔接地网附近电磁场的有限元分析

高压直流输电系统处于单极大地回线运行方式时,有很大的直流电流通过直流接地极流入大地,这将造成接地极本身及附近输电杆塔接地网的腐蚀。在理论分析接地极和杆塔接地网电磁场的基础上,应用有限元分析软件COMSOL Multiphysics,以德宝直流输电工程千阳接地极为例,建立了多层大地土壤结构下的直流接地极和杆塔接地网数值模型,添加相关边界条件,进行网格划分处理,计算分析了接地极地表电位分布规律,并对杆塔接地网附近电位及泄漏电流密度进行了研究,结果发现:接地极地表电位沿径向距离逐渐降低;杆塔接地网本体上的电位最高,接地网的射线末端泄漏电流密度最大, 射线首端的泄漏电流密度最小,接地网矩形与射线的连接处电流密度有突变。该研究对掌握直流接地极及杆塔接地网周围电场分布情况和腐蚀规律,具有重要的意义。     

220 kV线路差异化防雷评估与改造技术

西藏电网220 kV线路差异化防雷评估与改造技术,以雷电监测数据、地形地貌为首要评估要素,综合考虑线路走廊的地闪密度、雷电流幅值、塔型、各基杆塔接地电阻实测值等多元参数,制定差异化的防雷技改方案.线路雷击闪络风险综合评估后的治理原则,以“堵”为主.在交直流线路混架的特殊架构下,结合220 kV环网运行经验、防雷调研成果、防雷措施的优缺点以及防雷适用范围的分析与比较,从安装线路避雷器及接地电阻改造入手,进行防雷综合治理,以期降低220 kV输电线路的雷击闪络风险.