柔性石墨接地材料工频热稳定性能试验研究

针对电力系统中广泛使用的金属接地材料在运行中存在的腐蚀严重、运维费用高等问题,新型耐腐蚀型柔性石墨非金属接地材料成为一个较为热门的研究方向。柔性石墨接地材料的电气及热特性与传统的金属接地材料差异较大,其在工频电流下的热稳定性能也与金属材料有所区别,成为了制约柔性石墨接地材料截面选取以及结构设计的主要因素。为了得到较为准确的柔性石墨接地材料热稳定性能,文中针对柔性石墨接地材料在不同短时工频电流作用下的电气及热特性变化展开实验研究,获得了相应的热稳定温度阈值和热稳定系数参考值。研究结果表明:柔性石墨接地材料最高允许工作温度(即热稳定温度阈值)约为300℃,与传统金属接地材料较为接近;而其热稳定系数约为2.94,相比金属接地材料较低,因此在设计接地体时,柔性石墨材料的接地体截面应超过金属接地材料接地体截面,才能保证通流容量满足实际需要。

石墨基柔性接地材料在光伏电站中的设计与应用

对石墨基柔性接地材料在光伏电站接地系统中的设计与应用进行了相关研究,并对光伏电站接地系统应用传统接地材料的局限性进行了探讨。分析了石墨基柔性接地材料的特点,根据其特点对石墨基柔性接地材料的应用范围进行了总结。以50 MW光伏电站接地系统为例,对其使用传统接地材料和石墨基柔性材料在经济性和用料量等方面进行了对比分析,结果表明石墨基柔性接地材料优于传统接地材料。提出一种石墨基柔性接地材料在光伏电站接地系统中应用的方案,并通过CDEGS软件对该设计方案进行了验证,仿真结果表明了设计方案的可行性。根据研究结果得出了石墨基柔性接地材料相较于传统材料在可靠性和经济性上都具有更好的优势,能应用于光伏电站接地系统。

一种强通流防雷石墨基柔性接地新材料性能研究

针对现有电力系统接地领域金属接地材料存在不足的问题,提出了一种新型的强通流柔性石墨复合接地材料,作为替代金属接地材料的优选方案。本文介绍了一种新型的石墨基柔性接地材料,该材料具有强通流能力、耐腐蚀性和热稳定性,适用于复杂土壤环境下的接地工程。通过试验和仿真,对比了该材料与传统钢材类接地材料在耐腐蚀性、短时高频电流耐受性等方面的性能差异。结果表明,该材料的耐腐蚀性能优于钢材类材料,预期使用寿命超过30年;其与土壤的接触性能也优于钢材类材料,有利于提高输电线路的防雷水平。

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。

石墨基柔性接地装置在牵引变电所降低接地电阻的应用

针对中老昆万铁路玉磨段山区地形复杂、土壤电阻率高等实际情况,分析在工程实施和运营管理过程中牵引变电所接地网采用传统设计方案带来的问题,在定古牵引变电所设计过程中,制定了更为可行的设计方案,即石墨基柔性接地装置替代铜接地网,由此解决接地装置易腐蚀、接地电阻超标和施工难度大问题。石墨基柔性接地装置具有传统接地网材料不可比拟的优势,在恶劣地质环境下依旧可以满足工程建设需要,能降低短路故障和电流的冲击,实现电气设备安全运行,所以山区铁路工程应用具有实际价值,也为接地系统设计提供新的选择。

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。

柔性石墨接地体与金属接地体的耐腐蚀性对比

传统金属接地体受到土壤的电化学腐蚀严重,为此,选择一种新型接地材料——柔性石墨接地体,与钢、铜等常用金属接地体的耐腐蚀性进行对比。根据5种常见土壤的腐蚀特性,采用室内腐蚀模拟试验,通过制备土壤模拟液和细砂模拟我国几种典型土质,对几种接地材料的腐蚀特性进行了研究。同时,针对接地材料腐蚀对接地电阻的影响,分别对相同长度及直径的铜、钢和石墨复合接地体3种接地材料腐蚀前后的接地电阻进行了对比测试。研究表明:石墨复合接地材料不受土壤条件的限制,其防腐蚀特性优于现行的钢、铜等金属接地材料;石墨复合接地材料腐蚀前后,其接地电阻基本无变化。

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。

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%。

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。

柔性石墨接地体与金属接地体工频接地性能对比

为了研究柔性石墨接地材料与金属材料接地网的工频接地性能及其在发、变电站大型地网应用的可行性,使用仿真软件CDEGS计算了不同条件下两者的工频接地电阻、接触电压及跨步电压。结果表明:柔性石墨接地材料在低电阻率、大面积接地网的接地电阻与金属材料差别较大;接地网边角注流时,柔性石墨接地材料接地网的接触电压及跨步电压随着土壤电阻率的增大与金属接地材料的差异减小,这种差异随着接地网面积的增大趋于增大;合理设计接地线引线位置、优化接地网结构以及提高柔性石墨接地材料自身电导率,能拓宽其在发、变电站接地网的应用前景。

柔性缆状石墨接地在输电线路工程中的应用

本文介绍了柔性缆状石墨防雷接地极结构和性能特点及电气设计,结合几年来实施的输电线路接地极改造工程实际,总结出这种柔性缆状石墨接地极常用敷设型式。通过全寿命周期理念比较得出,柔性缆状石墨具有明显的社会经济效益。本文介绍了柔性缆状石墨防雷接地极结构和性能特点及电气设计,结合几年来实施的输电线路接地极改造工程实际,总结出这种柔性缆状石墨接地极常用敷设型式。通过全寿命周期理念比较得出,柔性缆状石墨具有明显的社会经济效益。

石墨型接地装置在架空输电线路中的应用

架空输电线路是电力系统的重要组成部分,决定着整个电力系统的安全、稳定、可靠的运行,由于雷击而导致跳闸一直是线路故障的主要原因之一,而降低线路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。文章在总结以往接地方案的基础上,结合工程实践,阐述了石墨型接地装置的优点及其具体实施方案。

柔性石墨接地体及其接头耐腐蚀特性

为得到柔性石墨接地体及其接头的耐腐蚀特性,根据5种典型土壤的腐蚀特性,采用室内腐蚀模拟实验,通过土壤模拟液和细砂模拟我国几种典型土质,对柔性石墨接地体、铜和钢3种接地材料的耐腐蚀特性进行了研究;同时,通过室内加速腐蚀试验对柔性石墨接地体、铜、钢3种接地材料和柔性石墨接地体金属接头腐蚀前后接地电阻的变化进行了研究。研究表明:柔性石墨接地体在不同土壤模拟液中的腐蚀程度均很小,其耐腐蚀特性优于现行的钢、铜等金属接地材料;柔性石墨接地体腐蚀前后,其接地电阻基本无变化;柔性石墨接地体金属接头在氯盐土与盐碱土中接地电阻变化较大,可采用降阻石墨布或非金属接头进行防腐降阻。

石墨基柔性接地体与金属接地体冲击接地性能对比

石墨基柔性接地体在解决金属类接地体腐蚀方面提供了一种新的手段,但其冲击接地特性需要进一步论证。本文利用有限元法对二维涡流场求解,对比分析了石墨基柔性接地体与圆钢接地体在高频电流作用下的自感与等效电阻。计算结果表明,由于圆钢磁导率高,随着频率增加,圆钢等效电阻显著增大,并在频率达到35kHz时超过同等半径下的石墨基柔性接地体。频率5kHz时圆钢内自感迅速下降至10^-6H/m量级,然后逐渐平缓下降至10^-7H/m,与石墨基柔性接地体、铜接近。采用正交试验设计方法确定土壤电阻率、接地体长度、雷电流幅值仿真参数组合,仿真结果表明,石墨基柔性接地体冲击接地电阻小于圆钢,并通过冲击接地对比试验,验证了仿真结果的准确性。

基于柔性石墨接地体的塔基外敷降阻研究

为了降低特高压杆塔基础的自然接地电阻,本文提出在混凝土外包裹一根柔性石墨接地体,研究分析接地体的降阻效果。首先对单根灌注桩进行等值简化处理;然后在CDEGS软件中建立了特高压杆塔基础仿真计算模型,分别对螺旋式、分层式以及笼式3种敷设方法在不同土壤电阻率的情况下的杆塔基础接地电阻进行仿真计算,分析对比了不同敷设方式的降阻效果。研究表明:3种敷设方法都有显著的降阻效果,其中在同等的外界条件下,笼式的敷设方法降阻效果要优于其他2种。

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。