架空输电线路杆塔接地腐蚀扫频特性及安全性分析

摘要

输电线路杆塔接地装置是杆塔避雷线与大地的连接通道，其接地系统状态直接影响输电线路的防雷性能。杆塔接地装置埋设在地下，极易因土壤环境腐蚀而形成接地系统故障。因此，开展杆塔接地的腐蚀状态检测，准确评估其安全性能对架空输电线路安全稳定运行具有重要意义。 针对架空输电线路杆塔接地腐蚀检测问题，本文分析了杆塔接地体的电化学腐蚀机理及腐蚀的影响因素，提出不断开接地引下线的接地电阻扫频测量方法，并通过仿真验证了该方法的可行性。 为研究不同类型接地极的散流特性，以及不同腐蚀状态对接地极散流特性的影响，建立了水平接地极的动态有限元分析模型和不同腐蚀形状的接地体截面模型，仿真计算了各种情况下接地极磁场分布随频率的变化关系，得到了腐蚀断裂、整体腐蚀与局部腐蚀下的接地阻抗扫频特征。 为研究水平伸长接地体的冲击散流波过程，建立了水平接地体的有损传输线模型。分析了水平接地体首端注入冲击电流、接地体存在腐蚀时，首端冲击接地电阻波形与接地体腐蚀点位置及腐蚀深度之间的关系。 研究结果表明:接地电阻扫频测量方法可在不断开接地引下线条件下准确测量杆塔的接地电阻，减少了接地腐蚀评估的工作量;接地阻抗的扫频特性分析能够明显判别接地体系统是否存在腐蚀断裂、整体腐蚀与局部腐蚀缺陷;在土壤电阻率较高的地区，杆塔冲击接地电阻波形特征能有效反映杆塔接地体局部腐蚀位置及腐蚀程度;为杆塔接地系统腐蚀检测提供了新的方法。 最后对杆塔接地系统安全性进行了分析，并在此基础上提出了相应的防护措施，为架空输电线路杆塔接地安全评估提供技术支持。

目录

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摘要

第一章绪论

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1杆塔接地电阻测量

1．2．2接地装置数值计算

1．2．3接地腐蚀原理及检测

1．3本文主要工作

第二章架空输电线路杆塔接地腐蚀机理

2．1架空输电线路杆塔接地腐蚀机理

2．1．1金属腐蚀的电化学机理

2．1．2接地体在土壤中的腐蚀机理

2．2架空输电线路杆塔接地腐蚀影响因素

2．3本章小结

第三章基于扫频原理的杆塔接地电阻测量

3．1基于扫频原理的杆塔接地电阻测量方法

3．1．1架空输电线杆塔接地模型

3．1．2扫频式杆塔接地电阻测量误差分析

3．1．3注入电流频率范围

3．2杆塔接地电阻扫频测量仿真分析

3．2．1架空输电线杆塔接地体仿真模型

3．2．2杆塔接地电阻测量影响因素分析

3．3本章小结

第四章架空输电线路杆塔接地装置腐蚀检测方法

4．1杆塔接地体散流特性有限元分析模型

4．1．1接地体高频散流问题描述

4．1．2接地体集肤效应处理

4．1．3接地体电感效应处理

4．2杆塔接地体腐蚀有限元仿真分析

4．2．1杆塔水平接地体散流特性

4．2．2腐蚀对杆塔水平接地体散流特性的影响

4．3杆塔接地体腐蚀阻抗扫频特性分析

4．3．1水平接地体分布参数模型

4．3．2水平接地体腐蚀状态扫频分析

4．4杆塔伸长接地体腐蚀冲击特性研究

4．4．1有腐蚀杆塔伸长接地体波过程

4．4．2有腐蚀杆塔伸长接地体冲击特性仿真分析

4．5本章小结

第五章110kV架空输电线杆塔接地安全性分析

5．1架空输电线杆塔接地安全状态评价及状态检修

5．1．1电力系统检修模式

5．1．2架空输电线杆塔接地装置状态评价

5．1．3架空输电线杆塔接地装置状态检修

5．1．4洞口110kV平老茶线接地装置实例分析

5．2架空输电线路杆塔接地装置安全防护

5．2．1杆塔接地装置腐蚀防护

5．2．2防腐措施对架空输电线防护效果分析

5．3本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录