输电线路杆塔接地系统优化措施研究

摘要

输电线路杆塔接地装置的接地性能直接影响到电力系统的安全稳定运行。随着电网建设规模的扩大，高压输电线路不可避免地要穿越山区、农田、城镇等区域，不同区域输电线路杆塔其接地要求不同。对高土壤电阻率山区输电线路杆塔接地进行降阻优化，以及人口密集地区输电线路杆塔接地进行安全性优化是当前电力系统有待解决的主要难题。
　　 通过对不同区域输电线路杆塔接地特点展开研究，总结出不同区域输电线路杆塔接地的常见问题包括:进出线段杆塔存在连续接地电阻偏高、局部冲击接地电阻过大;岩石地区杆塔接地土壤电阻率偏高以及接地装置的难以铺设;土质山区输电线路杆塔接地设计不合理导致接地电阻超标;人员活动密集地区杆塔接地存在接触电压和跨步电压安全隐患等。
　　 针对上诉问题本文提出针对性的接地优化措施:基于恒流场理论分析了利用杆塔基础降阻技术在岩石地区的降阻效果，建立和推导了杆塔基础装置的物理模型和接地电阻的计算公式，利用MATLAB仿真验证了所推计算公式的正确性;基于冲击模拟试验方法对比分析了“树枝状”接地装置在土质山区的降阻效果，分析结果表明利用“树枝状”接地装置能有效降低接地装置的冲击接地电阻;针对人口密集地区输电线路杆塔接地装置，重点研究了接地装置散流人身安全的影响机理，基于电磁场理论研究了杆塔接地装置的状态参数、土壤结构参数等参数对人身安全因子的影响规律，总结了降低输电线路杆塔接触电压和跨步电压的方法，提出针对重点防护地段输电线路杆塔的差异性防护方法并利用ANSYS有限元软件分析了采用立体均压环接地装置对重点防护区域杆塔接地的优化措施，提高了输电线路杆塔装置的接地安全性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外杆塔接地装置的研究现状

1．2．1 国内外杆塔接地降阻措施的研究现状

1．2．2 国内外接地装置对人身安全影响的研究现状

1．2．3 国内外接地装置接地冲击特性的研究现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 输电线路杆塔接地存在问题分析

2．1 输电线路杆塔接地的目的及要求

2．1．1 输电线路杆塔接地的目的

2．1．2 输电线路杆塔接地电阻的要求

2．1．3 输电线路杆塔接地的常用型式

2．1．4 输电线路杆塔接地的常见结构

2．2 输电线路杆塔接地电阻偏高原因分析

2．2．1 未采用针对性降阻措施

2．2．2 接地设计不符合要求

2．2．3 施工达不到工程规定要求

2．2．4 受自然原因的影响

2．3 输电线路杆塔接地安全问题原因分析

2．3．1 杆塔接地电位升

2．3．2 人体承受的接触电压和跨步电压

2．3．3 地面电位分布

2．4 本章小结

第三章 输电线路杆塔接地降阻优化措施研究

3．1 降低输电线路杆塔接地电阻的方法

3．1．1 改善土壤电阻率

3．1．2 改变接地装置结构

3．1．3 使用降阻材料

3．2 岩石地区利用杆塔基础降阻措施研究

3．2．1 杆塔基础接地装置的设计

3．2．2 杆塔基础接地装置的特点

3．2．3 杆塔基础接地装置降阻分析

3．2．4 杆塔基础接地装置的技术经济分析

3．3 土质山区树枝状接地装置降阻措施研究

3．3．1 树枝状接地装置的设计

3．3．2 树枝状接地装置的特点

3．3．3 树枝状接地装置降阻分析

3．4 本章小结

第四章 输电线路杆塔接地人身安全优化措施研究

4．1 输电线路杆塔接地对人身安全的影响因子

4．1．1 输电线路杆塔附近地面的电位分布

4．1．2 输电线路杆塔附近地面的跨步电压与接触电压

4．1．3 输电线路杆塔接地装置的冲击散流特性

4．2 输电线路杆塔接地参数对人身安全因子的影响

4．2．1 土壤结构对输电线路杆塔地表电位分布的影响

4．2．2 土壤电阻率对输电线路杆塔接地装置冲击特性的影响

4．2．3 接地装置的结构对杆塔冲击特性的影响

4．3 降低输电线路杆塔接地装置接触电压和跨步电压的方法

4．3．1 降低杆塔地电位升

4．3．2 减小电流作用于人体的时间

4．3．3 改善地面电位分布

4．4 人口密集地区输电线路杆塔接地差异性防护方法

4．4．1 差异性防护方法的原理

4．4．2 减小重点防护区域杆塔的入地故障电流

4．4．3 限制重点防护区域人体的耐受接触电压和跨步电压

4．4．4 对重点防护区域杆塔接地装置进行优化

4．5 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况