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。

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。

电流加热伏安法测量石墨基柔性接地体的电阻-温度特性

研究石墨基柔性材料电阻温度特性和热稳定性。采用电流加热与恒温保护配合的方法,利用伏安法分别测量各温度下接地体的电阻,推导出平均电阻温度系数;运用实验得到的接地体电阻温度特性参数,迭代计算出石墨基柔性接地体在工频接地故障电流和雷电冲击电流下的最大温升,结合热稳定系数的计算给予验证。实验结果表明:石墨基柔性接地体具有负的温度系数。在石墨基柔性接地体的最高允许使用温度为450℃时,0.5 s工频电流下的最大允许的电流约为1.4 kA;在8/20μs高频雷电流冲击下,石墨基柔性接地体的最高允许通过电流为287.9 kA。

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%。

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。

柔性石墨基玻纤降阻布的雨水冲刷和降阻效率性能及应用

输电线路中接地装置保持良好的接地性能直接关系着输电线路的安全运行。基于CDEGS仿真平台建立新型接地模型计算石墨基柔性降阻布的降阻效率,其降阻效率都达到25%~35%左右,并且随着降阻布敷设面积的增大,降阻效率逐渐提高。开展了模拟雨水冲刷石墨基柔性降阻布试验。结果表明:在雨水冲刷作用下降阻布可以保持长效稳定性。实际工程应用表明,石墨基柔性降阻布直接敷设在接地体下面,铺设和连接方便,其降阻效率可达到70%以上,降阻效果显著。

石墨基柔性接地装置在输电线路中的适用性研究

石墨基柔性接地材料因具有化学性质稳定、耐腐蚀性优异、与土壤相容性较好等优点被应用在输电线路杆塔接地体中,但是其在应用时的适应性必须依据输电线路的输送能量、杆塔位置和运行环境确定。本文通过建立不同输电线路杆塔接地装置的有限元仿真模型,计算相应的接地电阻;根据接地电阻值,采用ATP-EMTP软件,计算接地短路及雷电冲击大电流下流过接地装置的电流和温升,从接地电阻和工频短路电流,以及雷电冲击大电流下的温升两个方面,研究石墨基柔性接地装置在输电线路中的适用性。研究结果表明,规程要求的工频接地电阻满足输电线路杆塔接地电阻的要求,但是特高压输电线路发生单相接地短路故障时,保护拒动会使接地装置的温升超过限值。

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。

石墨基柔性接地体在藏中联网工程中的应用

随着社会的不断发展,对电网安全运行的要求越来越高,特殊地区输电线路常规接地装置已无法满足电网安全运行要求。藏中联网工程首次使用石墨基柔性接地体,试验测量了各种编号杆塔所处位置的土壤电阻率,对比了石墨绳与圆钢材料的接地降阻,结果表明:石墨基柔性接地材料相比于圆钢材料能有效解决特殊地形环境下,线路工程接地敷设降阻难题,为藏中电网工程建设提供可靠保障。

石墨复合接地材料的研究进展

分析了石墨复合接地材料相较于传统接地材料在降阻及防腐方面的优势,并对石墨复合接地材料各项性能进行了综合分析。综述了几种石墨复合接地材料的研究现状,以及在输电线路中的应用情况。为石墨复合接地材料的实际应用提供了参考和指导,提出了石墨复合接地材料未来的研究重点和发展方向。

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.

接地体与土壤的接触电阻影响因素研究

接地电阻主要包含接地体本体电阻、土壤电阻以及接地体与土壤之间的接触电阻,但目前接地电阻计算与接地网设计中常常忽略接触电阻的影响。为研究不同材料的接地体与土壤之间接触电阻的影响因素及影响规律,本研究提出了一种研究接地体和土壤接触电阻的测量评估方法,并建立了接地体与土壤接触电阻的试验平台,采用控制变量的实验方法从温度、湿度、土壤类型3个方面研究了接地体与土壤间的接触特性。研究表明:土壤在低温度、低湿度和土壤颗粒较大的环境中,不同材料与土壤的接触电阻都会增大,并且土壤环境变化引起土壤电阻率增大越高,接触电阻增大越明显;同时在不同土壤条件下,由于新型石墨基柔性接地材料的易形变的柔性,其接触性能明显优于镀锌圆钢,即石墨材料的接触电阻明显低于镀锌圆钢的接触电阻。