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。

柔性石墨复合接地模块接地特性研究

输电线路杆塔接地网在外延、垂直接地等措施受限时常采用辅助降阻材料降阻,实际接地工程采用接地模块时缺少统一规范性指导,在应用时存在一些盲目施工、降阻效率低等问题。采用CDEGS软件针对新型辅助降阻材料---柔性石墨复合接地模块的接地特性进行仿真计算研究,针对“一”字型、方框型以及方框射线型接地网采用柔性石墨复合接地模块时的降阻效率进行计算,分析模块敷设位置、敷设密度、敷设方式、接地网面积等因素对接地特性的影响规律,针对实际输电线路采用柔性石墨复合接地模块降阻给出相应施工建议。

柔性石墨复合接地材料及其在输电线路杆塔接地网中的应用

针对电力接地领域现行金属接地材料通常面临的腐蚀、运输施工难度大、与土壤间隙大、易被偷盗以及高成本等问题,研发一种柔性石墨复合接地材料。首先对该新型接地材料的接地特性作简要阐述,分析了接地材料电磁特性对冲击接地电阻的影响,进一步地对新型接地材料进行结构改进,制备了扩径石墨复合接地材料。接着对该新型接地材料在输电线路杆塔接地应用的可行性进行分析。最后将该新型接地材料在110 kV输电线路杆塔接地工程中的应用作简要阐述,表明了柔性石墨复合接地材料在恶劣地质条件下能够满足实际工程要求。

柔性石墨复合接地材料及其接地特性

鉴于电力接地领域现行金属接地材料存在易腐蚀、运输施工难度大、与土壤间隙大、易偷盗以及高成本等实际工程问题,研发一种新型复合接地材料——柔性石墨复合接地材料。首先简要阐述该新型接地材料的接地特性;然后采用有限元计算方法对比分析新型接地材料和常见铜、钢接地材料的电磁特性(趋肤效应及电感效应);继而基于数值计算结果对柔性石墨复合接地材料进行结构改进,制备了扩径石墨复合接地材料,并分析石墨复合接地材料在输电线路杆塔接地应用的可行性;最后通过新型接地材料在110k V和220k V输电线路杆塔接地工程中的现场测试数据,验证本文所述柔性石墨复合接地材料的可靠性。研究内容对电力系统接地领域防腐工程具有实际应用价值。

柔性石墨复合接地材料及其相关性能试验研究

当前,电力系统金属接地材料在实际运行中长期面临着腐蚀、复杂地形条件下运输及施工困难、接地体与土壤贴合度不高、偷盗及人为损坏事故频发、使用降阻剂加速金属腐蚀等问题。为此,选择高纯鳞片石墨作为主要导电材料制备了具有Litz线分层结构的新型接地材料——柔性石墨复合接地材料,并对该接地材料及其连接点分别进行了电阻率与接续电阻测试、冲击电流耐受试验、力学特性试验、高/低温耐受试验以及几种典型接地网的接地试验。试验结果表明:石墨复合接地材料电阻率<10^(-5)?·m,在标准雷电流、振荡冲击电流及短路电流冲击作用下,连接点的接续电阻稳定在2 m?左右;低温(–40℃)及高温(200℃)循环试验表明石墨复合接地材料及连接点结构稳定,接地材料电阻率呈现负温度特性;抗弯、抗扭及抗拉力学性能试验表明接地体力学性能满足实际施工要求;工频、冲击模拟接地试验进一步证明提出的接地材料具备用于实际接地工程的可行性。

柔性石墨复合接地材料非完全相似接地模拟试验研究

接地模拟试验是实现接地网参数预测与接地特性分析的基本方法。一些接地材料如柔性石墨复合接地材料、离子接地体以及接地模块等在进行接地模拟试验时,其部分相似项并不能按照相似条件进行缩比,使得接地网原型的预测误差较大。针对此问题,笔者首先阐述了接地模拟试验的畸变相似模型,分析接地模拟试验中畸变相似项的来源,然后提出畸变系数与畸变项敏感度的概念。最后通过仿真实例和实际接地模拟试验,分析不同土壤电阻率与模型相似比条件下,接地模拟试验对接地体直径畸变项与接地体电阻率畸变项的敏感度,定量分析畸变相似项的畸变程度与造成的误差影响大小,相关研究内容可为接地模拟试验以及其他缩比试验提供参考。

柔性石墨复合接地材料在线路-管道交叉点过电压防护中的应用研究

柔性石墨复合材料相比传统金属材料具有诸多优势。将柔性石墨复合接地材料应用于输电线路-管道交叉跨越点管道过电压防护,提出改进交叉线路杆塔接地网形状和敷设防护线两种限压方法,并对比分析柔性石墨复合接地材料与传统金属材料的防护效果。仿真计算结果表明:改进接地网形状可有效降低管道感应电压和涂层感应电压以及涂层内外电势差;在接地体外延线长度相同条件下,石墨复合接地材料和金属材料的防护性能相仿;敷设防护线可明显减少线路对管道的持续电磁干扰,且可限制线路遭受雷击时的管道过电压。相关研究结论可为油气管道绝缘层防护的材料选型与设计施工提供参考。

柔性石墨复合接地材料在陆地风机接地网中的应用

针对风机接地系统常用的金属接地材料面临的易腐蚀、运输施工难度大和有被盗风险等问题,介绍引入了一种柔性石墨复合接地材料,阐述了其结构和接地特性。通过CDEGS仿真对比分析了不同土壤电阻率和接地网面积对柔性石墨复合接地材料和铜、钢金属接地材料接地网工频接地电阻的影响,论证了石墨复合材料应用的可行性。最后利用柔性石墨复合接地材料作为接地体进行了实际风电场的接地方案设计,满足了各项要求,为将来风电场接地系统设计提供了一种新的选择。

柔性石墨复合接地材料在山区配网中的应用

电网线路雷击跳闸占整个电网的跳闸总数的70%~80%以上。减少雷击跳闸事故一方面需要安装相应的防雷保护装置,另一方面要降低接地电阻。传统的镀锌角钢接地网具有易腐蚀、施工工程量大、占地多、易产生施工纠纷、易受客观因素影响,寿命不满足要求等缺点。柔性石墨复合接地材料具有导电性好、无毒、无污染,抗酸碱、抗腐蚀性能强,性能稳定,使用寿命长等特点。在信宜供电局配网的接地系统中使用表明,新型的接地材料能适应各种极端地质条件,并能够满足实际工程应用需求,值得推广应用。

石墨基柔性接地体及其在通信基站接地网中的应用

石墨基柔性接地体相对于传统接地体,接地电阻低,在高低温循环作用下结构稳定,能满足短路故障电流的冲击,保证通信基站系统安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全;又因其基体是鳞片石墨加工而成,保留了石墨的全部特性,耐腐蚀性高、寿命长、无需更换,降低了接地装置的全寿命周期成本;在交通不便、无电、土壤电阻率较高的山区使用时,不需要再搬运焊机等笨重设备,埋设更方便,节约了土石方的开挖量,减少了施工强度,且安装流程简化,大大缩短了安装施工时间,降低了施工成本,有着其他接地装置不可比拟的优势。最后,简要阐述了石墨基柔性接地体在中国铁塔2018年河南省分公司洛阳市室外站工程中的应用情况,结果表明该接地体可以在恶劣地质环境条件下能满足实际工程的要求。

温度对防雷接地用石墨玻纤复合材料性能的影响

研究了膨化温度、膨化时间对可膨胀石墨膨化体积及氧化失重率的影响,基于正交试验方法研究了温度对石墨线性能的影响,通过扫描电镜观察膨胀石墨与玻璃纤维以及粘结物界面在高温灼烧后的变化,通过研究得出随着灼烧温度的升高,石墨线的断裂负荷逐渐减小,耐温失量和直流电阻变化率均在标准范围内;当灼烧时间较短时,同时温度在750℃下,石墨线各项性能的变化率均在10%以内,可以得出,在断路器防护动作时间内,防雷接地用石墨基柔性接地体在遇到短路故障大电流作用下其耐受温度可达到750℃。研究结果对制备导电性能良好的石墨基柔性接地材料,提高石墨基柔性接地体导电、大电流耐受性能有指导意义。

电力工程接地材料研究现状及展望

常规接地材料在一些土壤环境中腐蚀速率较快,给接地造成安全隐患,并且在高土壤电阻率地区仅使用金属接地体难以达到接地电阻值要求,采用耐蚀接地材料和降阻接地材料能较好地解决上述问题。针对这2类材料的研究进展及应用状况进行了综述,并展望了接地材料今后的发展方向。

浅析腐蚀性环境接地材料的选择

构成接地网的导体埋在地下，常因种种原因导致接地网导体的腐蚀，甚至断裂，使接地网的电气连接性能变坏、接地电阻升高。接地网的腐蚀已构成影响电力系统安全运行的重要因素，因接地网腐蚀或发生断裂而引起电力系统的故障时有发生，每次事故都会产生巨大的经济损失。通过分析接地装置的腐蚀环境、腐蚀原因及腐蚀机理，以及对不同接地材料的技术性和经济性进行对比，在对石墨基柔性接地材料取代金属接地材料进行探讨。

HM-JD-L28型新型石墨复合接地体与常规降阻方式降阻效果的对比分析

输电线路杆塔接地对电力系统的安全稳定运行至关重要,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。介绍了HM-JD-L28型新型石墨复合接地体的性能特点并将其与常规降阻方式如:接地模块、降阻剂、增加射线长度等在不同情况下的降阻效果进行了分析对比,对如何使用接地模块、降阻剂提出了意见:不推荐在土壤电阻率低于500Ωm的地区使用接地模块及降阻剂,降阻效果不明显。

新型石墨碳纤维柔性复合接地材料制备与性能研究

通过压制工艺将柔性石墨与碳纤维复合,制备了一种新型无胶石墨碳纤维柔性复合接地线,以解决传统石墨接地体使用聚合物胶带来的安全隐患与环保问题。采用SEM电镜观察了复合材料的微观形貌,研究了石墨与碳纤维质量比、成型压力、高低温处理等因素对复合材料机械性能和导电性能的影响,还研究了芯线编织角度和芯线直径与结构对复合接地线的性能影响。结果证明复合接地材料具有良好的抗拉强度和电阻率,复合接地线的单位长度电阻、工频电流耐受和雷电流耐受能力满足电力行业标准要求。

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.

短路故障下输电线路接地网对埋地管道的影响

为了研究输电线路故障运行时,接地点短路电流对管道的电磁干扰程度,利用防雷接地分析软件CDEGS建立了输电线路杆塔接地网与埋地管道模型,计算分析了不同短路电流幅值、土壤电阻率、管道间距下管道冲击电压的变化规律。提出了两种新型管道防护措施:①通过改变#形和方框射线形接地网形状参数,计算分析了管道冲击电压的变化规律,其表明接地网形状对接地电阻影响很大,接地电阻越大,管道冲击电压越小;②沿管道敷设非金属屏蔽线(柔性石墨复合接地材料),对管道进行过电压防护,可以有效降低管道冲击电压,对管道起到保护作用。研究结果可为油气管道设计施工及安全防护提供参考。

输电杆塔混凝土桩基接地散流与结构优化研究

电力输电线路杆塔除桩基自然接地体外往往需要额外敷设人工外延接地体,实际工程中人工外延接地往往受地形、征地以及施工难度所限,提高杆塔桩基自然接地的接地散流效率具有重要意义。笔者提出基于柔性石墨复合接地材料搭建杆塔桩基立体"笼"式外敷接地装置,采用COMSOL仿真软件建立混凝土杆塔桩基散流计算模型,针对典型杆塔桩基采用"笼"式外敷接地装置的不同敷设方式、根开间距等因素进行仿真计算,验证"笼"式接地装置对杆塔散流的影响,最后针对整个杆桩基础,对比了桩基外敷接地与传统人工外延接地的散流效果。计算结果表明:随着土壤电阻率的提升,桩基"笼"式外敷接地装置的降阻效率始终保持在19%以上;与人工外延接地装置相比,外敷接地装置的散流比在90%以上,可以有效地分担桩基钢筋的散流占比;当入地电流中包含冲击高频分量时,外敷接地装置的降阻效率始终在20%以上,且外敷接地装置的散流比高于人工外延接地体。