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。     

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。     

输电线路防雷计算中的新杆塔模型

为了超高压输电线路防雷计算的需要,建立了新的杆塔模型,即多波阻抗模型.新的杆塔模型与传统的集中电感模型、单一波阻抗模型相比,既计及了杆塔参数随高度的变化,又包含了波在杆塔上的运动过程,因此其计算准确度有很大提高.实例计算结果表明:在超高压输电系统中,采用多波阻抗模型进行计算,塔顶电位更低,受接地电阻的影响较小;塔基电位的计算结果相差不大,受接地电阻的影响很大.     

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。     

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。     

220kV输电线路接地屯阻超标成因及降阻处理

地理位置处于山区的高压输电线路,由于土壤电阻率高、地形、地势复杂,交通不便,施工难度大等原因,杆塔接地电阻普便偏高,杆塔接地电阻对线路的防雷至关重要,对线路的耐雷水平有较大影响。本文就输电线路杆塔接地方面存在的问题结合220kV洪大线、金石线实际情况,探讨了降低杆塔接地电阻的措施和方法。     

水源区杆塔外敷电极条件下的基础接地特性

水电变电站出线段杆塔接地施工往往受地形和征地条件制约,研究水源区杆塔桩基散流特性并提高桩基自然接地的散流能力对水源区电力线路防雷具有实际意义。本文采用COMSOL Multiphysics软件建立水源区杆塔桩基散流模型,提出基于桩基外敷柔性电极的基础散流优化方法,分别对杆塔桩基在柔性电极不同外敷面积、不同外敷半径和不同连接位置条件下的基础接地电阻、桩基内钢筋电流密度以及外敷电极电流密度进行计算。研究表明：桩基外敷柔性电极对于改善桩基内钢筋散流有明显效果,外敷柔性电极的敷设面积、敷设位置、敷设半径等是影响桩基散流特性的重要因素,改善外敷柔性电极的布置方式有利于降低杆塔基础的接地电阻值。本文仿真计算相关结论可为水源区输电线路杆塔接地设计与降阻改造提供参考。     

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。     

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.     

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．     

电极位置对垂直三层土壤结构中接地系统接地电阻测量结果的影响

如何简便、准确地测量发、变电站接地系统的真实接地电阻是保证电力系统安全、可靠运行的一项重要措施。论文采用数值计算方法分析了垂直三层土壤结构中的接地系统接地电阻测量时测量电极的布置规律 ,分析了不同接地系统位置情况下 ,不同方向布置测量线路所要求的电压极的正确位置 ,也讨论了不同测量路线时采用 0 .6 18法进行接地电阻测量时的误差。分析表明 ,科学合理的接地电阻测量方法应当基于了解接地系统所处位置的土壤地质分层结构和选择合理的电流极引线方向及电压极的布置位置 ,确保比较准确地测量接地电阻 ,并且能够分析所采用测量方法的测量结果与真实值之间的误差 ,进行合理修正。分析结果可为电力运行部门提供参考     

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。     

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。     

输电线路杆塔接地装置冲击系数及其拟合计算公式

选择合适的冲击系数是输电线路杆塔接地装置设计的关键。采用模拟试验分析了各种因素对冲击系数的影响。大量的试验结果表明,冲击系数随冲击电流幅值的增加而减小;随接地体几何尺寸的增加而增加;随土壤电阻率增加而减小。本文通过对试验数据进行回归分析,得出了计算不同接地装置的冲击接地系数的经验公式。模拟试验得到冲击系数值与文献中提供的现场实测结果吻合得较好。研究成果可以为输电线路杆塔接地装置的设计和修订接地规程提供参考。     

考虑径向非匀质性的层状地基中摩擦桩动力阻抗研究

采用考虑了桩周土的非匀质性的Novak薄层法计算桩土相互作用的方法,对考虑径向非匀质性的层状地基中摩擦桩竖向动力阻抗的简化计算方法进行了研究,得到了相应的计算公式.并分析了桩周土非匀质性、泊松比、频率等因素对单桩竖向动力阻抗的影响.分析结果表明:非匀质区刚度与匀质区刚度比对单桩竖向动力阻抗基本无影响,泊松比、非匀质区大小则有较大影响.     

A general method for numerical Green''''s function in arbitrarily layered soils

A straightforward approach is developed to calculate Green's function of a point current source in horizontal multi-layersoils. The sampling value of the coefficient of Green's function is obtained in an iterative way in terms of the equation group satisfying thepertinent boundary value problem. Further, the closed-form expression of multilayered soil Green's function can be given by the vectormatrix pencil technology. The numerical results are in agreement with those by using other softwares. The approach proposed here is ap-plicable to grounding problems with the structure of arbitrarily layered soil without needing the analytical expression of Green's function.     

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。     

有效降低输电线路杆塔接地电阻的措施研究

通过对输电线路杆塔接地电阻偏高的现象进行分析,结合工程实例,从设计、施工、运行等方面入手,提出了切实可行的措施,以达到降低杆塔接地电阻的目的.     

用表面电荷法计算空腹式接地装置的接地电阻

根据地电流场理论,结合空腹式接地装置的结构特点建立了接地电阻的计算模型.基于空腹式接地装置自身特点和对接地电阻计算精度的要求,计算中采用了改进的表面电荷法作为电场数值计算方法,并编制了相应的计算程序.将程序计算结果与用经典理论公式计算的结果和模拟试验结果相比较,并验证了计算模型和计算方法的正确性.     

水电站大坝接地电阻的有限元分析

利用有限元方法通过分析水电站大坝的电流场,得到大坝的接地电阻．该方法对土壤结构和内部地网的铺设情况没有限制,可以分析任意结构接地装置的接地电阻．通过电流场的有限元分析,给出了大坝的电位分布,电场强度分布和电流密度分布．最后根据接地点的电位和电流计算了大坝的接地电阻．该电阻值为高土壤电阻率地区水电站的接地电阻计算提供了参考．