桿塔接地網(wǎng)是輸電線路基本也是重要的防雷設(shè)施,桿塔接地網(wǎng)良好的接地特性是減少輸電線路因雷擊造成跳閘事故的重要保證。輸電線路桿塔接地網(wǎng)現(xiàn)行的接地降阻措施主要包括使用降阻劑、采用接地模塊、增加垂直接地等措施。盡管上述桿塔接地網(wǎng)的降阻措施能夠具有部分降阻效果,但在山區(qū)應(yīng)用時存在施工不便、降阻效率低的問題,研究在土壤電阻率較高時的接地降阻策略具有實際工程價值。本文應(yīng)用防雷接地計算軟件CDEGS,搭建山區(qū)土壤高電阻率下的輸電線路桿塔的多個接地網(wǎng)模型,并研究其自身的接地特性及相應(yīng)的降阻策略。本文完成的主要研究內(nèi)容包括:采用CDEGS仿真計算軟件分別建立輸電線路常見的鋼管塔與四角鐵塔接地網(wǎng)模型,針對降阻劑降阻、新型降阻材料降阻、外延接地降阻等降阻方式的實際降阻效率及影響因素進行仿真計算,分別對土壤參數(shù)、接地網(wǎng)面積、接地網(wǎng)入地電流頻率、接地材料等因素對接地降阻效率的影響作用進行計算分析,提出基于新型石墨復(fù)合接地材料的高土壤電阻率下桿塔接地網(wǎng)降阻策略。以魯中山區(qū)220kV城川Ⅰ線和220kV龍馬線改造工程為例,分析土壤高電阻率地區(qū)桿塔接地電阻降低改造的實際應(yīng)用效果。

膨潤土降阻劑沖擊特性及其穩(wěn)定性試驗,分析了試驗結(jié)果,推導(dǎo)出便于工程設(shè)計使用的計算公式。討論了使用降阻劑時應(yīng)考慮的問題。試驗結(jié)果表明,膨潤土降阻劑具有非線性沖擊電流伏安特性,在雷電沖擊作用下性能穩(wěn)定。 新疆膨潤土的特性,它用作接地裝置的降阻劑時無有害物質(zhì),導(dǎo)電性、吸濕性、凝膠性及抗腐蝕性均好。在新疆干燥氣候環(huán)境下通過試驗,降阻效率可達6倍左右。 膨潤土長效防腐降阻劑自1981年研究成功以來曾有三次改進。近提供的金陵Ⅲ號在抗干旱和耐沖擊電流的性能方面有了明顯改進,從而進一步保證了降阻劑的長效性與可用性。本文還介紹了近年來膨潤土降阻劑用于國內(nèi)500kV變電所發(fā)電廠和其他工程的經(jīng)驗,并提出今后使用降阻劑應(yīng)注意的事項。

以自制石墨基導(dǎo)電接地降阻劑為研究對象,測試分析了石墨摻量和粒度對降阻劑電學(xué)及力學(xué)性能的影響規(guī)律。降阻劑的電阻率和強度隨著石墨摻量增加、石墨的粒徑減小而降低,而摻量為14%的LG97-mix石墨由于有較優(yōu)的級配表現(xiàn)出較低的電導(dǎo)率和較好的抗折、抗壓強度。所制備的降阻劑埋入土壤被侵蝕后,電阻率降低11%。 以胍膠為降阻劑,考察了使用濃度、流動狀態(tài)、離子類型及粘度對降阻性能的影響,采用FENE-P模型模擬及中、低雷諾數(shù)實驗分析降阻機理。結(jié)果表明,胍膠濃度為1 000～3 000 mg/L時降阻效果,溶液粘度是影響胍膠降阻性能的主要因素;一定濃度范圍內(nèi)符合Virk有效滑移假說;胍膠主要在層流湍流過渡區(qū)通過抑制渦流產(chǎn)生與發(fā)展過程實現(xiàn)降阻作用;近壁結(jié)構(gòu)受靜電吸附作用影響,陽離子型胍膠降阻效果優(yōu)于其他離子類型胍膠。

以分子動力學(xué)方法對比了三種聚合物與水的相互作用能，由徑向分布函數(shù)得到，聚合物中氧原子與水中氫原子形成的氫鍵是聚合物與水作用的主要來源。驗證實驗中以一種非離子表面活性劑型疏水單體與丙烯酰胺、丙烯酸共聚得到一種陰離子型三元疏水締合聚丙烯酰胺作為降阻劑，核磁氫譜證明合成是成功的，光散射法測得三元聚合物分子量為2.83×106 g/mol。以清水在管道中流動的摩阻為空白組，計算降阻率。在聚合物加量0.025%條件下，PAM的降阻率僅達到40%，P（AM-AA-MPEG）的降阻率可達65%。與水相互作用能強的聚合物，降阻性能越好，聚合物在水中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是降阻的直接原因，聚合物的長側(cè)鏈也能提高降阻率。