为提高输电线路杆塔接地装置设计的科学性和针对性,在分析反击跳闸率和接地电阻的影响因素的基础上,提出了基于输电线路反击跳闸率控制目标和蒙特卡洛法择优筛选的杆塔接地电阻控制值的差异化设计方法.即充分考虑影响反击跳闸率的各因素,根据杆塔结构参数、绝缘子串参数、沿线土壤电阻率、地形、雷电参数等进行反击跳闸率计算和区段划分,对各区段反击跳闸率进行加权平均获得线路总体反击跳闸率,再将其与反击跳闸率控制目标进行比对,并通过蒙特卡洛法实现在多种区段划分和接地电阻控制值中的择优选择,作为杆塔接地电阻的优化设计控制值.给出了蒙特卡洛法计算步骤和典型实例,计算结果满足预设要求.

为了掌握加装均流电阻对直流接地极运行性能的影响，为均流电阻装置的应用及运维提供参考，以水平圆环接地极为对象，分析了接地极加装均流电阻后的电气性能和温升性能变化，以及均流电阻阻值偏移对接地极电流分布和跨步电压的影响。结果表明：加装均流电阻可以使电流在各环段上的分配更均衡，相应的各极环附近最大跨步电压和温升更均衡，从而减小接地极的最大跨步电压和最大温升。均流电阻阻值偏移量越大，极环电流和最大跨步电压的变化量越大；当各极环均流电阻阻值的偏移量不均衡时，极环电流和最大跨步电压的变化量会进一步增加。若要将最大跨步电压的变化控制在10%内，均流电阻阻值的偏移量不宜超过5%。

为提高接地装置的抗腐蚀性能,利用超音速火焰喷涂技术分别制备了Ni60、NiCr涂层.通过扫描电镜分析了两种涂层的微观形貌、组织结构,并对两种涂层的孔隙率、抗腐蚀性能、电气性能进行了对比.结果 表明:Ni60涂层的致密度好,其在抗腐蚀性能和电气性能方面优于NiCr涂层的.

在高压直流接地极工程中,加装均流电阻是改善地表电位分布,降低极址跨步电压的一种有效手段.然而,由于土壤电阻率分布的复杂性和各向差异性,采用理想的水平分层模型计算配置直流接地极的均流电阻往往存在较大的误差.针对此问题,文中提出了 一种基于接地极特性参数实测值的均流电阻配置方法.该方法通过实际测量接地极极环各段的分流比例、接地电阻、互阻、自跨步电压系数、互跨步电压系数等参数,以此作为输入条件,将各段的跨步电压相等作为控制目标,计算获得均流电阻的配置方案.最后通过一个缩比接地极模型,对均流电阻配置方法及过程进行了模拟试验.试验表明,加装均流电阻后,场区的最大跨步电压降低了 31％,效果显著,验证了均流电阻对降低跨步电压的有效性.

通过溶液加速腐蚀试验和电偶加速腐蚀试验对比,研究了我国目前使用较多的几种新型接地材料的耐蚀性,并对比分析了酸碱性环境中各种材料的溶液加速腐蚀速率和电偶加速腐蚀速率.结果表明:在酸性环境中,不锈钢、高硅铬铁和碳纳米改性材料具备良好的耐蚀性,其中高硅铬铁的电偶腐蚀速率最小;在碱性环境中,不锈钢、高硅铬铁和石墨烯复合材料具备良好的耐蚀性,其中石墨烯复合材料的电偶腐蚀速率最小;在中性环境中,不锈钢和高硅铬铁都具备良好的耐蚀性,不锈钢的耐电偶腐蚀性能更好.

大型接地网工频测量仪器主要用于测量接地网的工频特性参数.目前,大型接地网测量仪器的产品标准和检测技术规程严重滞后于仪器新技术的发展,未能有效开展定量评估大型接地网测量仪器的抗干扰能力工作,使得部分仪器在现场测试误差较大,间接影响了接地网的安全评估.通过分析测量现场工况,同时考虑不同测试仪的原理及组成结构的差异,基于黑盒原理,提出一种在试验室条件下,定量评估接地电阻、分流向量、地表电位差等参数的干扰抑制能力检测方法.对不同厂家测量仪器的干扰抑制能力进行了试验室检测,用干扰抑制倍数或其分贝数直观描述了不同测量仪器的实际抗干扰能力,验证了该方法的可行性与有效性.

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.

为了研究异性导电媒质对直流接地极跨步电压分布的影响,通过CDEGS建立水平双圆环直流接地极模型,计算极址外部附近以及极址区域内存在异性导电媒质时的跨步电压分布.结果表明:当接地极极址外部附近存在一块高(低)电阻率的异性媒质时,将会使外环靠近异性媒质区域的溢流密度及跨步电压下降(升高);当极址内部的表层局部区域存在一块高(低)电阻率的异性媒质时,将会使位于异性导电媒质的环段的溢流密度下降(升高),但跨步电压却反而增加(降低);当极址内部的下层局部区域存在一块高(低)电阻率的异性媒质时,将会使位于异性导电媒质的环段的溢流密度和跨步电压同时降低(升高).研究成果可为直流输电工程中接地极设计及选址提供参考.

研究了土壤含水量、电流密度以及长时间电流作用对电阻率的影响.通过试验研究可知,土壤含水量越高电阻率越低,同时直流下电阻率最大值对应的电流密度也越高;土壤电阻率随电流密度呈现先增大后减小的趋势,河沙随电流密度增大而增大;在有限元仿真软件中,基于试验结果建模计算得到了直流电流下土壤电阻率与电流密度的函数,验证了电阻率非线性特性模型应用于接地参数计算中的可行性.

针对金属接地材料存在的不耐腐蚀、与土壤结合不紧密、易偷盗等问题,研制了一种改性硅酸盐包覆碳钢的复合接地材料,兼顾了改性硅酸盐材料的防腐性能以及金属的良好导电性.通过模拟不同pH环境下的腐蚀试验表明,在不同pH值土壤中,改性硅酸盐都能对碳钢起到良好的保护作用,其防腐效果优于镀锌钢,在pH=5的土壤中优于铜,pH=9的土壤中优于镀铜钢.通过不同地区土壤取样腐蚀试验,表明改性硅酸盐在盐碱土壤和酸性红土壤中能对碳钢有较好的腐蚀保护作用.现场埋样试验结果表明,改性硅酸盐材料能比较有效的降低天津盐碱土壤对碳钢腐蚀,复合接地材料的防腐效果超过铜、镀锌钢.将改性硅酸盐与金属材料结合制成新型复合接地体,应用于南昌红壤地区的220 kV输电线路杆塔接地工程改造中,改造结束后测得接地电阻为7.8Ω,满足相关标准中接地网工频接地电阻不超过10Ω的要求.

为解决高压直流输电工程常规接地极未能建成时直流双极投产问题,提出站内深井接地极和站外简易接地极的非常规接地极运行方案,并对接地极电气性能、人身安全、接地极发热、变压器直流偏磁和转移电位开展研究.主要结论如下:站内深井接地极方案具备技术可行性,但需采取隔离措施避免站内接地网感应较高的直流电位危及设备和人身安全;站外简易接地极方案在单极大地运行方式下跨步电压和接地极温升难以满足要求,应采取不平衡电流控制措施以保障接地极附近的设备和人身安全.

接地极的温升问题可能会影响接地极的安全稳定运行,接地极在土壤中散流,在电流场的作用下产生焦耳热并进行热传导.实际上,土壤的参数会随着温度改变,导致电流场变化,进而影响热传导过程,即电流场与温度场之间相互影响.通过试验获取土壤的电阻率温度特性、导热系数和容积热容量数据并建立电流场和温度场的全耦合模型.将2种仿真计算结果与试验得到的温升、电压数据进行对比,结果发现:不考虑土壤电阻率温度特性时前期的结果与试验结果较为符合,后期的温升速率继续降低则与试验中后期温度迅速增加的现象相矛盾;仿真中考虑土壤电阻率温度特性时温升和电极电压仿真结果趋势均与试验结果趋势符合较好,且此时有助于削弱端部效应,所以应该将土壤电阻率温度特性引入接地极的发热分析.

为研究土壤特性对特高压直流接地极跨步电压分布的影响,采用CDEGS软件建立了双圆环直流接地极仿真模型,对比分析了不同土壤特性下双圆环直流接地极上方跨步电压分布规律.计算结果表明:在均匀土壤中,双圆环直流接地极上方跨步电压随着土壤电阻率的增大而升高;在水平双层土壤中,表层土壤电阻率的变化对双圆环直流接地极上方跨步电压分布影响较为显著,当表层土壤超过一定厚度后,表层土壤厚度的变化对双圆环直流接地极上方跨步电压影响较小.

为了研究雷击线路杆塔时埋地油气管道的防护措施对降低防腐层感应电压防护效果的影响,本文通过CDEGS软件建立了埋地油气管道、线路杆塔及接地装置的仿真计算模型,对排流带的布置方位、与管道的连接方式、与管道的距离、排流带的长度对降低防腐层感应电压的效果进行了分析,得到如下结论:排流带靠近杆塔侧敷设比背向杆塔侧敷设效果更优;排流带与管道连接点数量对管道防腐层感应电压影响不大,但管道上排流带连接点与杆塔越接近效果会稍好;排流带与管道之间的距离对管道防腐层感应电压影响不明显,但排流带越靠近管道对降低防腐层感应电压效果会稍好;增加排流带的长度可明显增加对管道沿线防腐层感应电压的防护范围.

提出了一种Mesh快速栅格化的方法,能从分页的多层次的表面纹理 Mesh模型中提取DEM和DOM.根据提取的DEM和DOM匹配点,利用RANSAC下的SVD方法对两个邻近架次的模型进行配准,解决了起伏地形纹理特征不可靠,平坦地形位置信息特征不可靠的问题.通过引入控制点和邻近架次的姿态约束,完成了所有架次模型的整体配准,解决了传统的利用所有特征点平差处理带来的运算量巨大的问题.

In order to investigate the influence of soil properties on the current density along buried metal pipe, the simulation model of DC grounding electrode and buried metal pipe was established by CDEGS software.The current densities of metal pipes under the condition of different soil properties were analyzed comparatively.The results show that in homogeneous soil, the current density of pipe increased with the increase of soil resistivity.In horizontal twolayer soil, the current density of pipe decreased with the increase of the resistivity of top soil, and the current density of pipe increased with the increase of the resistivity of bottom soil.The change of the resistivity of bottom soil had a significant effect on the current density at both ends of the pipe.The change of top soil thickness had less influence on the current density of the pipe.

直流接地极对邻近埋地油气管道的腐蚀影响和危险影响问题日益突出,迫切需要更为准确的计算方法.文中在前续研究的基础上,将管道和接地装置使用矩量法建立等效电路模型,将管道表面破损处的极化效应考虑为非线性受控电压源,由此给出了考虑金属表面非线性极化的直流接地极对埋地金属管道影响计算方法.并通过搭建高压直流接地极和油气管道的缩比试验模型进行实验研究,得出了管道表面的断电电位和泄漏电流密度.基于实验结果对计算方法进行了有效性验证,结果表明该计算方法与测试结果在工程应用范围内吻合较好,可为工程应用提供估算参考.

输电线路杆塔基础边坡众多,如何对不同危险程度的塔基边坡进行分类,并采取对应的运维策略成了关注的重点.文章以500kV鹏深线为例,通过杆塔倾斜监测、工程地质调查、地基承载力复核、稳定性计算四个方面对杆塔基础边坡进行稳定性综合评估.根据评估结果把杆塔基础边坡危险程度分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级,其中Ⅰ级危险程度最高,Ⅳ级危险程度最低,并且根据不同的危险等级提出相应的运维策略.对于需要采取治理措施的塔基,需要提出简要治理方案和预估费用,为其他线路杆塔稳定性的综合评估提供了很好的借鉴意义.

特高压直流输电系统在单极大地或双极不平衡运行方式下产生的入地电流可能对附近油气管线产生腐蚀,其腐蚀程度与电流大小、时间长短、距离远近、土壤电阻率等因素有关。利用晋北—南京±800 kV特高压直流输电工程实测的土壤参数,通过仿真建模,分析计算了在设计寿命时间和实际工程接地极运行时间内,接地极电流对其附近石油管道的影响程度。计算结果与实测结果吻合,计算方法可以为后续工程接地极选址、影响程度预测等提供支撑。

Ground potential rise is an important safety index closely related to ground impedance. Aiming at traditional less-scientific practice that the ground impedance calculation is based on the secondary equipment tolerance or 0.5 Ω is simply taken on every occasion, the principal is presented that the ground potential rise control should be based on the primary equipment, with checking principles and methods of ground potential rise based on energy absorption of 10 kV arrester and cable sheath protector during fault. The ground impedance calculation and evaluation is also presented with corresponding solution. It is of preferable reference value for both design and safety evaluation of large grounding grid.