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。

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。

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%。

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。

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。

石墨导电混凝土的制备及在接地工程中的应用

为解决某接地工程中要求降阻材料同时具有低电阻率和一定抗压强度特性的难点,制备了石墨导电混凝土,研究了电阻率和28d抗压强度随石墨掺量变化的情况,确定了石墨掺量的渗滤阈值。利用自然失重法测量了镀锌扁钢在石墨导电混凝土中的腐蚀速率为0.0072mm/a。工程选用石墨掺量为10%的导电混凝土,使得接地装置的工频接地电阻均不大于0.5Ω,符合设计要求。

柔性石墨接地材料的制备工艺研究

以膨胀石墨为基体材料,利用导电碳纤维、玻璃纤维作为增强材料,经过压延、上胶、复合、捻线和编织等多道工序,制得应用于电力设施安全防护的柔性石墨接地材料。研究表明,基于膨胀石墨良好导电性能,通过合理的制备工艺,制得直径为28mm的柔性石墨接地材料拉伸强度达5kN,电阻率为0.000025Ω·m、冲击电流耐受强度达5kA以上。经过酸碱腐蚀实验检测,实验样品的电阻率和抗张强度变化幅度都低于10%,满足我国国家标准要求。

山脊风电机组多向辅助接地网散流特性与影响因素研究

风电机组遭受雷击时极易损坏。内陆风电机组通常架设在山脊、山顶等复杂地形处,较高的地面落雷密度造成风机雷害事故频发。文章针对典型山脊地形条件下的风电机组,分别建立单边辅助和双边辅助接地网模型;通过仿真计算,对比分析了传统镀锌钢接地材料和新型柔性石墨接地材料作为辅助地网材料时的接地特性;分析了外延引线长度、数量对单向辅助接地网的影响;并对多向辅助接地网进行了散流特性分析和结构优化。计算结果表明:在高频电流作用下,选取合适的外延引线长度、数量,有利于增大分流系数和降低机组接地电阻值;多向辅助接地网比单向辅助接地网降阻效果以及散流特性更好,且主接地网两侧辅助接地网长度相同时,降阻效果最明显。在实际工程中,采用柔性石墨接地体,有利于实现山脊风电机组多向辅助接地网的均衡散流。

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。

石墨导电混凝土在接地工程中的应用

为解决某接地工程中要求降阻材料具有低电阻率、同时还要有一定抗压强度特性的难点,在分析了导电混凝土的降阻原理、基本特性(如抗腐蚀性、长效特性)的基础上,制备了石墨导电混凝土。工程实际应用表明,石墨导电混凝土满足降阻材料和结构材料的双重要求,用石墨导电混凝土施工的接地装置的接地电阻不大于0.5 Ω,现场试验28 d抗压强度15.1 MPa,均满足设计指标要求。

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。

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。

输电线路杆塔接地网典型接地材料散流特性研究

锰铜、圆钢及石墨复合接地材料作为输电线路杆塔接地网常见的三种接地材料,因材料本身电磁参数的不同使得接地体工频与冲击散流特性有区别。为此针对三种典型接地材料,采用软件CDEGS对3种接地体进行仿真建模计算,分别对比分析了3种常见金属及非金属接地材料在不同频率、不同土壤条件及不同直径下的接地散流特性,阐述了接地体散流特性对接地阻抗的影响并给出结论,研究结果为输电线路杆塔接地网选材及外延降阻设计提供参考依据。

火花效应及火花刺对石墨接地体冲击接地电阻的影响

柔性石墨复合接地体是一种具有良好的导电性、天然的耐腐蚀性、非铁磁性的非金属接地体,为了探究柔性石墨接地体在雷电流作用下火花效应和火花刺对其冲击接地电阻的影响,提出了一种计及火花效应的等效半径迭代算法并验证了其可靠性。利用该算法仿真模拟了长30 m的水平T型柔性石墨复合接地体在其不同位置添加火花刺对其冲击接地电阻的影响,并进一步分析了火花刺对输电杆塔方框带射线地网的冲击接地电阻的降阻效果。结果表明,在实际工程应用中,要充分考虑火花效应和火花刺对改善输电杆塔地网冲击接地特性的积极影响。

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。