输电线路杆塔分布式辅助接地网散流与结构优化研究

雷击是造成输电线路跳闸故障的主要因素之一,实现避雷线沿塔身的雷电冲击电流快速排散至大地是减少绝缘子沿面闪络的关键.现行输电线路杆塔存在着土壤电阻率高、接地施工困难、降阻效率低等问题.本文采用CDEGS软件先建立杆塔单向辅助接地网,研究连接线长度、数量以及连接线长度与辅助终端的比值对杆塔分布式辅助接地网散流特性的影响;进而建立杆塔多向分布式辅助接地网计算模型,对比分析电流频率、土壤电阻率对单向和多向辅助接地网的影响,并针对多向分布式辅助接地网的散流结构进行优化.计算结果表明:当连接线长度超过有效散流长度后,辅助接地网的降阻效率和分流能力呈现“饱和性”;增加连接线数量可以明显改善单向辅助接地网的散流特性,有利于降低杆塔主地网的接地电阻;多向辅助接地网较单向辅助接地网具有明显的散流和降阻优势,改善多向辅助接地网结构有助于实现入地电流的均衡散流.本文研究结论可为输电线路杆塔设计与施工、杆塔接地改造提供参考.

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。

输电线路杆塔辅助接地网降阻效率及影响因素研究

输电线路杆塔接地网能够有效降低接地网接地阻抗,保证雷击电流安全地流入大地,实际杆塔施工过程中存在地形受限、盲目施工、降阻效率低等问题。对此,采用防雷接地领域中的CDEGS软件建立双边、单边、方框、垂直4种辅助接地网形式,通过改变外延长度、电流频率、土壤电阻率及土壤结构等因素分析比较4种辅助接地网的散流特性和降阻效率,进而研究降阻效率的影响因素。计算结果表明,杆塔辅助接地网的降阻效率与外延引线长度及辅助接地网终端形式关系密切,并随不同频率电流作用呈现不同的变化趋势,土质及地形条件对辅助地网散流特性有影响。该结论可为复杂地形下输电线路设计与施工、杆塔接地改造提供参考。

基于分布式辅助散流接地网的天然气管道过电压防护

由于共建城市地下走廊,输电线路常与天然气管道并行敷设,当输电线路遭受雷击时,通过杆塔接地网向附近土壤散流会导致邻近天然气管道损耗的问题。为了研究雷击输电线路对天然气管道的具体影响,本文通过COMSOL Multiphysics仿真软件建立临近管道处杆塔辅助接地网散流模型,对比分析了杆塔辅助接地网的外延长度、面积、敷设方向、连接线数量以及土壤电阻率等因素对杆塔接地电阻和天然气管道电压峰值的影响,进而提出了基于杆塔辅助地网的管道过电压防护方案。仿真结果表明:减小土壤电阻率、增加辅助地网外延长度、面积和连线数量会降低天然气管道感应电压峰值;135°敷设辅助地网对天然气管道感应电压峰值防护效果最优。本文研究结论可为城市综合能源走廊建设提供参考。

矿区变电站进线段杆塔辅助接地网散流特性研究

针对矿区变电站进线段杆塔接地网外延降阻存在地形受限、有效散流长度短、降阻效率低等问题,提出对进线段杆塔采用长距离外延引线辅助接地的降阻方法,并通过防雷接地计算软件CDEGS建立“Τ”型、“Γ”型、方框型、垂直型单向辅助接地网仿真模型,研究钢管塔单向辅助接地网的散流特性及其影响因素。研究结果表明:外延引线长度越大,降阻效率越高;在高频电流作用下,外延引线长度超过60 m时,降阻效率稳定在80%左右;“Γ”型单向辅助接地网散流特性稳定,分流能力强,降阻效果最好;在不同土壤条件下,单向辅助接地网降阻效率在70%以上。在实际工程应用中,建议根据实际土壤条件确定辅助接地网的外延引线长度与终端结构,将辅助接地网铺设至土壤电阻率较小区域或对土壤电阻率较大区域采取局部换土措施,以提高进线段杆塔单向辅助接地网的降阻效率。

成都地铁8号线辅助供电系统中压并网供电方式的升级改造

基于地铁列车辅助供电系统,介绍了成都地铁8号线庞巴迪辅助供电系统的并网供电原理,以及接地短路故障的判断条件及逻辑。通过ACM(辅助变流器模块)故障评估列车的运行状态,并结合国内地铁运营过程中的典型故障,发现成都地铁8号线辅助供电系统中存在中压母线接地故障,并针对性地分析讨论了中压母线接触器因故障无法断开而导致的全列ACM停机的问题。最终,提出采用在中压母线上新增中压母线隔离单元的方法,降低故障对列车运营所带来的影响,避免列车救援。

1000kVGIS(HGIS)接地设计方案

国家电网公司1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程已经成功投运。其中1000kV GIS(HGIS)的接地设计,因其电压高、容量大而具有新的特点,结合施工条件提出了设置辅助地网的概念,同时分析论述了1000kV GIS(HGIS)感应电流情况和辅助地网的主要技术原则。

临坡杆塔外延辅助接地网散流特性与选材研究

随着电力网不断建设,丘陵、山区地带的杆塔数目也逐渐增多,这些地区土质贫瘠、地形复杂,易发生雷击事故,因此有必要对临坡杆塔接地网进行研究。笔者采用数值模拟的办法,应用仿真软件CDEGS,建立单边、双边和方框辅助接地网模型,接地材料选用镀锌钢、柔性石墨接地体和高导柔性石墨接地体,通过对比不同材料接地网间的分流系数和接地电阻,分析了外延引线长度、电流频率和土壤电阻率对不同材料接地网散流特性的影响。计算结果表明:随着外延引线增长、土壤电阻率增大,各材料分流系数均增大,其中高导石墨接地材料具有最好的散流特性,各个电流频率下,高导石墨接地体分流系数更大,散流特性更加稳定,在高频下,高导石墨接地体在外延引线60 m处仍能参与散流。通过分块土壤条件下的辅助接地网散流特性计算与分析,实际工程中可以通过外延引线将辅助接地网铺设在低土壤电阻率地区,实现原有杆塔接地网的分流和降阻。

交流特高压晋东南变电站1 100 kV GIS接地系统设计

在我国特高压交流试验示范工程中,晋东南1 000 kV变电站采用的1 100 kV气体绝缘金属封闭开关设备(gasinsulated metal-enclosed switchgear,GIS),为世界上首次投入商业运行的特高压交流GIS。该设备的接地系统设计,因其电压高、容量大而具有新的特点,结合施工条件提出了设置辅助地网的概念。通过对GIS的结构布置、接地点数目和可能通过的工频短路电流、雷电冲击电流和特高频电流大小的分析计算,最终确定了辅助地网网格大小。

垂直双层土壤中引外接地对降低接地阻抗的作用研究

笔者研究了引外接地在垂直双层土壤中有效长度,以验证GB 50065中所说变电站2km范围内有低土壤电阻率地区时可采用引外接地的可行性。研究采用CDEGS软件进行仿真,结果表明辅助接地网的降阻效率随引外长度增加而减小,有效降阻的最大引外长度(η≥10%)在400~800m之间。辅助接地网的降阻效率还受到两侧土壤电阻率比值k、接地导体材质、接地网边长以及接地导体半径等因素的影响。因此当辅助接地网距变电站主接地网2km时已无实际效果。