土壤导电机理模型及其对接地系统的影响

接地系统的稳定运行事关电力系统稳定,而土壤电阻率又是接地系统最重要的参数之一。目前,土壤电阻率多采用宏观的试验方法获取,缺乏对其微观机理的研究。基于此,首先,使用多物理场软件COMSOL Multiphysics建立土壤微观导电机理模型,计算孔隙率、粒径、水汽比、孔隙水电阻率和土壤基质电阻率对土壤电阻率的影响;其次,通过与文献实测值的比较验证本文模型的准确性;再次,计算土壤含水量参数对接地特性的影响;最后,由计算结果提出降低土壤电阻率的建议措施。计算结果表明,土壤电阻率受孔隙率、土壤基质电阻率、水汽比影响较大;接地电阻随含水量的增加以负指数函数式减小。

输电线路混凝土基础自然接地降阻策略

提高杆塔基础的散流特性能够有效降低杆塔接地电阻,并且减少二次人工接地成本,目前对杆塔基础接地有待开展深入研究。本文利用有限元仿真软件COMSOL,搭建单桩式混凝土基础和多桩式混凝土基础,提出基于柔性面状复合接地材料的全敷、下半敷、居上、居中、居下等5种塔基外敷降阻方法,并进行了模拟试验以验证其降阻效率。研究了外敷半径、塔基深度和地下水层位置对接地电阻的影响,比较了含水层对电流密度分布的影响,以及3种多桩式降阻方案对地面电位和电流密度的影响。仿真计算结果表明:增大外敷半径和塔基深度有利于提高降阻效率。逐桩外敷降阻效率从大到小依次为全敷、下半敷、居下、居中、居上。含水层降低了基础的接地电阻,且含水层距地表较近时,降阻效果较明显。电压等级较高的多桩式基础采用外敷降阻时,环包外敷降阻效率高于逐桩外敷。本文研究结论可为实际输电线路设计与防雷接地施工提供参考。

基于有限元计算的输电线路杆塔基础接地特性分析

为了探究输电线路杆塔基础接地特性,应用有限元软件COMSOL对影响单基式杆塔基础接地特性的外敷接地体分段数和混凝土电阻率,以及影响多基式基础接地特性的外敷方式和浇注桩间距进行仿真计算,研究5种接地型式对接地电阻和地面电位分布的影响。仿真计算结果表明:对于单基式基础,外敷接地体分段数、混凝土电阻率对接地电阻影响不大,但外敷接地体分段数对分流系数有影响;对于多基式基础,整体外敷均压效果较好,浇注桩间距越大,接地电阻越小,地面电位分布越均匀;5种接地型式中,根开外围方框配合外敷柔性面状电极的经济性、降阻、均压的效果均为最优。该研究可为实际输电线路杆塔基础接地施工和结构优化提供一定的参考。

特高压输电线路塔基外敷降阻策略研究

特高压线路因接地网接地电阻过高,受雷击影响跳闸问题频繁出现,因此需要进行降阻。采用数值模拟的方法,应用有限元软件COMSOL,利用石墨复合接地材料,建立特高压杆塔基础仿真计算模型,分别对单根灌注桩分层式、螺旋式降阻方案、单个基坑四角分层式、笼式、方框形降阻方案、整个基础四角分层、方框形降阻方案进行计算,分析了圈数、匝数、半径对分层式、螺旋式降阻效果的影响,对比了几种降阻方案对地面电位分布和电流密度的影响。计算结果表明:随圈/匝数、半径增加,降阻效果越来越明显,但差别越来越小。单根灌注桩时,分层式降阻效果优于螺旋式。对于单个基坑,各降阻方案将接地体的电流密度限制的更低,方框形降阻效果较明显。对于整个基础,方框形降阻效果较明显,当土壤电阻率为3 000Ω·m时,降阻效率为12. 8%,同时一定程度上改善了地面电位分布和电流密度。