高压输电线路石墨基柔性材料性能分析及在防雷中的应用

高压输电线路的防雷问题一直备受关注,石墨基柔性材料作为一种新型防雷材料,其性能受到广泛关注。梳理了当前石墨基柔性材料的研究成果,对石墨基柔性材料的性能进行了分析,并探讨了其在高压输电线路防雷领域的应用。分析发现,石墨基柔性材料的物理性能和化学性能等方面都具有优异的表现,使其在防雷领域具有较大的应用价值。然而,石墨基柔性材料的耐候性、导电性等方面仍然存在一些不足,限制了其在高压输电线路防雷中的应用。研究总结了高压输电线路石墨基柔性材料未来的改进方向和应用前景。

石墨基柔性接地材料特性及其在防雷接地中的应用

为满足复杂土壤环境对接地材料耐腐蚀性以及高频雷电流和短路故障入地电流对接地材料热稳定性的要求,研制了一种强通流能力的石墨基柔性接地材料。通过耐腐蚀试验分析了石墨基柔性接地材料与钢材类材料的耐腐蚀性能;试验对比了圆钢与石墨基柔性接地材料与不同土壤的接触性能;仿真研究了石墨基柔性接地材料的热稳定性以及冲击散流有效利用长度。研究结果表明：石墨基柔性接地材料耐腐蚀性强,预期使用寿命超过30 a;其与土壤接触性能优于圆钢,接触电阻降低约30%;冲击散流有效长度增加约30%。

电缆中间接头用石墨基柔性材料防火防爆性能研究

受自身质量和外部因素影响,电缆短路事件频繁发生,对此,研究电缆中间接头用石墨基柔性材料的防火防爆性能十分必要。选择实验仪器、石墨基柔性材料、普通树脂基复合材料和添加7%红磷成碳剂的树脂基复合材料,结合柔性综合防护装置技术参数,建立材料性能测试方法。通过提取材料结构表征,研究石墨基柔性材料对电缆释放性能的影响,燃烧时间对材料防火性能的影响,以及不同负荷对材料防爆性能的影响。结果表明:石墨基柔性材料能够约束电缆的热释放和有害气体释放,在短时间内的防火测试中,材料残碳率比其他两组对照材料高了7.03%和20.86%;该材料能够将电缆载流量约束在合理范围内,保证供电的同时,延缓爆炸发生,可见该材料有更好的防火防爆性能。

石墨基柔性接地材料及其在南方复杂地质环境防雷接地的应用

接地是输电线路防止雷击跳闸的主要措施之一,接地装置的接地性能直接受到所处环境的强烈影响,接地技术的研究涉及到地质、土壤、化学、材料、电气等多个学科。在均匀土壤中,水平接地网的接地电阻与接地系统所处土壤电阻率成正比,与地网面积的平方根成反比,但是在复杂土壤中,难以套用现有计算公式。南方地区地形复杂,大多数输电线路位于山区,地表上层为石英岩风化砂,下层为岩石,土壤分层现象比较显著,且石英岩风化砂通透性良好,保水保肥能力较差。南方地区的特殊地质对输电线路防雷接地的选型和设计带来一定影响。测量了南方一些具有代表性地区的土壤电阻率,得到了土壤电阻率分层情况,在此基础上比较了几种接地材料在一定长度内接地电阻的变化情况,为南方地区输电线路接地装置的材料选型和设计提供参考。结果表明:在南方的地质条件下,采用柔性石墨基接地带具有防腐能力强和可解决开挖受限难点的优势,应优先采用。

10kV配网用石墨接地材料的性能测试研究

针对石墨基柔性接地材料在配电系统接地中的应用问题,构建了有限元仿真模型对一组10 kV配电网石墨基柔性接地装置的接地电阻进行计算,并结合石墨基柔性接地材料的固有特性和常用降阻方式,结果发现在城市配电网应优先采用矩形框式的结构以减小接地电阻;对短路故障下和雷击故障下石墨基柔性接地装置在的温升情况进行了仿真计算,结果表明测试装置可在短路故障工况下正常运行,而在30年一遇雷击故障下局部温升过高。研究结果对10 kV城市配电网中石墨基柔性接地装置的设计、选型和应用具有重要参考价值。

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。

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。

扩径石墨基柔性接地材料接地性能及其实际工程应用

为了研究扩径石墨基柔性接地材料和常见金属接地材料在接地特性上的差异性,为扩径石墨基柔性接地材料的实际应用提供理论支撑,以典型杆塔地网小模型为例采用仿真建模计算的方法研究了不同土壤电阻率和外延射线长度对接地材料工频接地特性的影响,并开展了实际的工频、冲击接地模拟试验得到了扩径石墨基柔性接地材料的冲击系数;最后在实际的典型杆塔地网中采用同沟敷设的设计方案对扩径石墨基柔性接地材料进行了实际的工程应用。研究结果表明:相同土壤电阻率条件下,扩径石墨基柔性接地材料地网的工频接地电阻值比碳钢和锰铜地网低10%~20%;地网达到相同工频接地电阻值的条件下,其单根外延射线的长度分别能降低12.26%和11.43%;该材料的实测冲击系数为0.840;实际工程的典型应用案例也印证了扩径石墨基柔性接地材料的接地工程应用的可靠性。

接地体与土壤接触电阻的测试评估方法及应用

接地体与土壤的接触电阻是接地网电阻的重要组成部分,但目前接地网设计中通常认为接地体和土壤是理想接触的,土壤颗粒度大时可能给地网设计带来较大误差。论文提出了一种研究接地体和土壤接触电阻的测试评估方法,建立了接地体与土壤接触电阻的测试平台,结合仿真计算对比了石墨基柔性接地材料和圆钢在不同土壤类型条件下的接触特性,并提出在仿真设计中通过等效涂层的方式模拟接触电阻。研究表明:该方法能有效评估接地体和土壤的接触电阻,石墨基柔性接地材料的接触性能在典型山石地区的土壤条件下明显优于圆钢,石墨基柔性接地材料与土壤的接触电阻占工频接地电阻的1.83%~1.95%,而圆钢占比为6.79%~7.57%。