输电线路杆塔分布式辅助接地网散流与结构优化研究

雷击是造成输电线路跳闸故障的主要因素之一,实现避雷线沿塔身的雷电冲击电流快速排散至大地是减少绝缘子沿面闪络的关键.现行输电线路杆塔存在着土壤电阻率高、接地施工困难、降阻效率低等问题.本文采用CDEGS软件先建立杆塔单向辅助接地网,研究连接线长度、数量以及连接线长度与辅助终端的比值对杆塔分布式辅助接地网散流特性的影响;进而建立杆塔多向分布式辅助接地网计算模型,对比分析电流频率、土壤电阻率对单向和多向辅助接地网的影响,并针对多向分布式辅助接地网的散流结构进行优化.计算结果表明:当连接线长度超过有效散流长度后,辅助接地网的降阻效率和分流能力呈现"饱和性";增加连接线数量可以明显改善单向辅助接地网的散流特性,有利于降低杆塔主地网的接地电阻;多向辅助接地网较单向辅助接地网具有明显的散流和降阻优势,改善多向辅助接地网结构有助于实现入地电流的均衡散流.本文研究结论可为输电线路杆塔设计与施工、杆塔接地改造提供参考.     

城区配电线路杆塔接地降阻与影响因素研究

本文针对城区配电线路接地极水平敷设受地域限制,构造接地体比较困难的问题,从接地极的形状入手,提出了螺旋状结构的接地极型式,并且采用了柔性石墨复合材料,用于改进传统的金属接地极。首先仿真对比了水平和垂直接地体的降阻的效果,然后构建了5不同结构接地极的仿真模型,对不同土壤分层情况下的杆塔接地电阻进行仿真计算,分析了不同结构接地极的降阻效果,最后研究石墨螺旋接地极的各项参数对接地电阻的影响。研究表明：①螺旋状接地极降阻效果最好;②石墨螺旋接地极性能优于Φ10mm镀锌钢接地极,可用于配电线路杆塔接地;③螺旋接地体的材料截面直径、圈数、等效半径均对接地电阻有不同程度影响。本文研究内容可应用于城区配电线路杆塔接地装置设计和施工,具有工程应用价值。     

接地体材料及结构对城区配电架空线路杆塔降阻的影响

针对城区配电线路接地极水平敷设受地域限制,构造接地体比较困难的问题,从接地极的形状入手,提出了螺旋状结构的接地极形式;并且采用了柔性石墨复合材料,用于改进传统的金属接地极。首先仿真对比了水平和垂直接地体的降阻效果,然后构建了5种不同结构接地极的仿真模型,对不同土壤分层情况下的杆塔接地电阻进行仿真计算,分析了不同结构接地极的降阻效果;最后研究石墨螺旋接地极的各项参数对接地电阻的影响。研究表明:(1)螺旋状接地极的降阻效果最好;(2)φ28 mm石墨螺旋接地极的性能优于φ10 mm镀锌钢接地极,适用于配电线路杆塔接地;(3)螺旋接地体材料的截面直径、圈数、等效半径均对接地电阻值有不同程度影响。研究内容可应用于城区配电线路杆塔接地装置设计和施工,具有工程应用价值。     

雷电流对杆塔接地装置冲击特性影响规律的研究

针对由于雷击输电线路或杆塔所致的电力系统线路跳闸率较高的现象,建立了一种不同幅值雷电流作用下杆塔接地装置冲击系数模型,以用于雷电流对杆塔接地电阻影响的评估计算,提高冲击接地电阻的测量准确度。搭建了土壤火花放电X光拍摄平台,在不同雷电流作用下,得到土壤火花放电具有斑点状-球状-流注状-电弧通道的渐变过程规律,通过不同大小雷电流现场试验,得出不同冲击电流下电感效应对电流阻挡作用及火花效应的散流作用相互制衡关系,进一步通过电感效应与火花效应解耦的方法得到较准确的接地装置冲击电阻。试验结果表明,所建模型实现了通过小雷电流冲击测试得到大雷电流作用下接地装置冲击特性的目的,并可通过小型便携式冲击接地阻抗测试仪,对杆塔冲击接地阻抗进行测试,所计算阻抗与实际阻抗的误差在3%以内,可对输电线路防雷设计、评估、施工、改造等起到指导作用。     

柔性石墨接地体在山区杆塔接地网中的应用

为解决山区杆塔设计存在地形复杂、土壤电阻率高等问题,提出了一种石墨膨润土和柔性石墨接地体在山区杆塔建设中配合使用的方法;并用数值仿真软件CDEGS对典型山区地形接地电阻仿真计算,针对不同地形地貌并结合柔性石墨接地体的优势提出一套优化设计和改造方案。工程实际应用表明,在山区特殊地形采用独特的杆塔接地网型式;并用石墨膨润土改善接地体周围土壤环境,能有效控制杆塔接地电阻在规程要求内,具有较高的应用价值和推广价值。     

基于一般化三电极的山区输电杆塔接地电阻测量方法

介于0.168布极法、三角形法和钳表法在测量山区复杂地形条件下杆塔接地电阻方面的某些局限性,提出将便于灵活布线的一般化三电极布线法应用于山区复杂地形输电线路杆塔接地电阻的测量中,并将其测量结果同规范中推荐的三极三角形法和钳表法的测量结果进行对比分析。研究结果验证了本文采用的杆塔接地电阻测量方法的正确性和工程可行性,为山区复杂地形条件下的架空输电线路杆塔接地电阻测量提供新的方法。     

基于阵列电极的电沉积铜层均匀度研究

为解决微小、复杂零件电镀时存在的电流密度分布不均匀的问题，在固定尺寸的电镀槽内，使用工作面积不同和排列位置不同的阵列玻碳电极作为阴极，模拟多个微小零件，通过测试阴极极化曲线和恒电位沉积～溶出实验，研究镀铜液静止和流动时对阴极电流密度分布影响。研究发现：电极工作面积增大，极限扩散电流密度减小；搅拌镀液并不能使工作面积不同的电极电流密度分布平均化；电极呈等边三角型排布时电流密度平均分布情况最好。     

杆塔接地网垂直接地降阻及影响因素分析

近年来垂直接地降阻广泛应用于冻土层区域、地形复杂、征地困难等外延施工受限的输电线路杆塔接地网,但存在降阻效率低、施工不规范等问题。采用仿真计算方法分析了"一"字型和方框射线型接地网垂直接地降阻时的影响因素并提出实际施工建议。仿真计算结果表明:杆塔接地网的垂直接地体分布在导体稀疏的位置时,降阻效率最高;均匀土壤条件下,接地网接地电阻随接地体长度的增加逐渐降低,但降阻效率减小;分层土壤条件下,若底层为高土壤电阻率的砂石、岩石时,采用垂直接地降阻效果并不理想,若底层存在地下水等较低电阻率的土壤层时,接地电阻存在"阶跃式"降低趋势。该研究结论可为输电线路防雷、杆塔接地网降阻施工提供参考。     

杆塔雷电冲击接地特性的现场试验与仿真研究

将大型冲击电流发生器运至现场,在实际的线路杆塔上给接地装置注入模拟雷电冲击大电流,测量接地装置对地电位升高、冲击接地电阻等指标,获得了运行中杆塔的接地装置冲击特性参数.同时应用接地装置仿真计算模型,按照与现场试验相同的条件用电磁暂态分析程序(ATP-EMTP)进行了仿真计算,将计算结果和试验结果进行了对比分析,取得了较好的一致性.     

土壤模型复杂化对输电线路杆塔接地及耐雷性能的影响

传统输电线路杆塔接地工程设计均基于无限大均匀土壤电性模型,该土壤电性模型与实际土壤不符,可能造成接地设计的不准确。基于拉普拉斯方程,推导了水平双层和垂直双层土壤电性模型下的杆塔接地装置的电位函数表达式,从而提出了相应条件下接地电阻的计算方法。以三门峡地区110kV中横线典型铁塔接地为例,分别采用规程法和分层土壤精确计算法,对无限大均匀土壤、水平双层和垂直双层等土壤电性模型下的典型线路杆塔反击跳闸率进行了计算。结果表明,若以无限大均匀土壤设计接地装置,其反击跳闸率较土壤二分层情况低。     

输电线路杆塔接地装置冲击接地电阻特性研究

针对目前输电线路杆塔接地装置存在的遭受雷击时不能满足性能要求的问题，通过模拟计算，对多种接地装置的冲击接地电阻特性进行了分析，揭示了冲击接地电阻与雷电流波形、土壤电阻率、放射状导体长度的关系，设计了适合输电线路杆塔的接地装置结构．     

土壤非线性电离对单根水平接地体冲击特性参数的影响研究

土壤非线性电离效应是影响接地体散流能力的重要因素。为了研究冲击电流作用下土壤非线性电离对接地体泄流能力的影响规律,以单根水平接地体为研究对象,采用三维时域有限差分(3-D FDTD)数值分析方法,基于L-D(Liew and Darveniza)提出的土壤非线性电离效应模型;根据电磁场理论,建立了水平接地体仿真模型,然后从暂态冲击接地电阻、最大暂态地电位升(GPR)和电导率分布等接地体特性参数角度来研究水平接地体冲击散流的物理过程。研究表明:1雷电流在接地体及其周围土壤的散流是复杂的电磁暂态过程,接地体的散流极不均匀;2土壤非线性电离效应减小暂态冲击接地电阻,而且考虑了土壤非线性电离效应的最大暂态地电位升要远远低于未考虑土壤非线性电离的情况;3接地体端部附近土壤电离区域大于中部附近电离区域,具有明显的端部效应。     

不同核电厂址机械通风冷却塔雾羽大气扩散特征研究

 机械通风冷却塔雾羽扩散是内陆核电厂重要厂用水系统环境影响评价时首要考虑的重要问题,直接影响核电厂机械通风冷却塔附近大气环境。以江西彭泽和吉林靖宇内陆核电厂址为研究对象,应用冷却塔环境影响评价模型SACTI 模拟预测不同厂址、不同冷却塔设计和不同布局方案情景下机械通风冷却塔雾羽扩散特征,以确定不同厂址环境特征和冷却塔设计可能对机械通风冷却塔雾羽扩散产生的影响。结果表明,不同机械通风冷却塔设计情景下,一机四塔比一机两塔方案引起的雾羽扩散环境影响范围广,雾羽长度范围后者约为前者的2.1 倍,雾羽高度范围后者约为前者的1.3 倍。不同冷却塔布局方案情景下,一机两塔情景下线性排列和平行排列方案主要影响近场雾羽长度分布和高处雾羽高度分布,一机四塔情景下两种排列方案主要影响远场雾羽长度分布和低处雾羽高度分布。不同厂址情景下,一机两塔方案2 个厂址雾羽扩散差异最大,一机四塔方案2 个厂址雾羽扩散差异最小。     

中空基础在输电线路黄土地基中的承载特性研究

随着杆塔基础承担的载荷不断增大,黄土地区常用的挖孔灌注桩呈现直径大、埋深大的工程特征,大大削弱了其经济性和环保性。联想到筒桩基础良好的工程性能,结合输电线路自身的行业特点和黄土的土质特性,提出了应用于黄土地区的中空基础。而对于中空基础的理论计算,没有现成的计算公式可以应用。基于单桩基础的内力和承载力理论计算方法,分析了中空基础相应的理论计算方法。利用数值模拟和现场原位试验,阐述了该理论计算方法的合理性,为中空基础的工程应用和设计提供参考;同时,现场原位试验表明中空基础承载力远远大于相应线路的设计值,可在工程中进行试点推广应用。     

高速铁路CFG桩复合地基柔性载荷试验探讨

高速铁路路基基础有两种形式:刚性基础和柔性基础,但目前对于CFG桩复合地基常用的质量检测方法为刚性承压板载荷试验,这种检测方法对于柔性基础来说是存在缺陷的.本文给出一种适合于高速铁路柔性基础作用原理的复合地基载荷试验方法,模拟高速铁路柔性加载的特性.通过对高速铁路CFG桩复合地基现场试验,研究其沉降变形和桩土荷载分担特性.     

异性导电媒质对直流接地极跨步电压分布的影响

为了研究异性导电媒质对直流接地极跨步电压分布的影响,通过CDEGS建立水平双圆环直流接地极模型,计算极址外部附近以及极址区域内存在异性导电媒质时的跨步电压分布.结果表明:当接地极极址外部附近存在一块高(低)电阻率的异性媒质时,将会使外环靠近异性媒质区域的溢流密度及跨步电压下降(升高);当极址内部的表层局部区域存在一块高(低)电阻率的异性媒质时,将会使位于异性导电媒质的环段的溢流密度下降(升高),但跨步电压却反而增加(降低);当极址内部的下层局部区域存在一块高(低)电阻率的异性媒质时,将会使位于异性导电媒质的环段的溢流密度和跨步电压同时降低(升高).研究成果可为直流输电工程中接地极设计及选址提供参考.     

软土地层桥梁群桩基础沉降模型

根据软土地层桥梁群桩基础的沉降特性,推导该地质环境下群桩模型试验相似法则,自行设计带承台群桩基础的室内模型并开展试验研究.试验结果表明:在桩身范围内,附加应力随深度衰减,在分布形式上,附加应力分布形式可近似为三角形;同时,桩侧土体的竖向应力随着桩顶沉降的增加而相应的增加,在接近极限荷载产生较大沉降时也没有表现出明显收敛的现象;群桩在施加荷载时(不同施工阶段),桩周上部分土中产生较大的超静孔隙水压力,随着时间逐渐消散,即土体的固结过程需要一定时间;群桩的荷载与沉降关系明显呈现非线性特性,其P-S曲线大致可以划分为线性阶段、屈服阶段和整体破坏阶段3个阶段;且通过试验可知卸载后,各群桩位移回弹很小,经外荷载作用后,产生较大的塑性变形,因而群桩沉降应作为桩基础设计控制条件之一.     

冻土区桩侧水热效应对桩基稳定性影响的模型试验研究

为了研究冻土区桩侧水热效应对桩基稳定性的影响,采用电阻热源模拟桩侧水热效应,并利用高低温试验箱进行单桩模型试验,通过设定有、无桩侧水两种环境因素,对比分析了桩侧水热效应对桩身应变、桩侧冻结应力、桩土相对位移、桩基的极限承载力和桩侧冻结应力与桩顶位移的流变特性的影响。试验表明,冻土区桩侧水热效应能使桩侧冻结应力减弱,造成桩身应变与桩顶位移增大,桩-土相对位移增加,同时加速桩基沉降,导致桩基极限承载力降幅达16%,且上述影响随着荷载等级的提高而增强,造成桩基承载力严重下降。