[發(fā)明專利]一種輸電線路桿塔石墨接地裝置的防雷性能分析方法

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• 申請日: 2019-10-12
• 公開（公告）號: CN110895300A
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鴻鵬;朱劉柱;李濤;盛金馬;陳黎明;劉鯤鵬;張德廣;常江;黎彬;姜克儒;葛成;汪翔;朱曉峰;楊帆;徐文卿
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)安徽省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;國網(wǎng)安徽眾興電力設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G06F30/00
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 王麗麗

本發(fā)明涉及一種輸電線路桿塔石墨接地裝置的防雷性能分析方法，包括如下步驟：(1)根據(jù)輸電線路的接地?cái)?shù)據(jù)，分析桿塔接地裝置結(jié)構(gòu)，將圓鋼接地材料換成石墨烯材料，運(yùn)用CDEGS仿真軟件的SESCAD模塊建立地網(wǎng)模型；(2)將土壤模型帶入，利用MALZ模塊計(jì)算出工頻接地電阻，并與原圓鋼接地模型接地電阻進(jìn)行比較，判斷石墨接地裝置接地電阻是否符合標(biāo)準(zhǔn)；(3)針對雷擊塔頂?shù)姆绞剑捎肁TP?EMTP軟件仿真建立線路和桿塔模型，分析采用石墨接地情況下對耐雷水平的影響；(4)根據(jù)需要多次修改雷電流幅值，多次仿真計(jì)算，直至求得耐雷水平。通過本發(fā)明所述的方法可有效降低接地電阻，耐雷水平得到提高，為石墨烯接地裝置設(shè)計(jì)及推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輸電線路桿塔接地裝置防雷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輸電線路桿塔石墨接地裝置的防雷性能分析方法。

背景技術(shù)

我國輸電線路以架空線路為主，桿塔支撐架空輸電線路導(dǎo)線和地線。接地裝置是桿塔的重要組成部分。接地裝置在桿塔受到雷擊時(shí)，確保雷電流泄入大地。可以說，接地是防雷的基礎(chǔ)。沒有接地，將無法迅速泄流放電，系統(tǒng)將受到破壞甚至癱瘓。

目前，我國接地裝置采用鋼、銅等金屬材料鋪設(shè)成水平或垂直接地極。由于鋼耐腐蝕性能較差，需要定期更新改造，變相增加了接地裝置的成本。銅為接地材料耐腐性高于鋼，但是銅的成本較高，而且易發(fā)生偷盜現(xiàn)象。石墨是碳的一種。石墨來源廣泛，價(jià)格優(yōu)勢明顯。石墨烯特殊的結(jié)構(gòu)使得其力學(xué)、電學(xué)和導(dǎo)熱性等方面比傳統(tǒng)金屬材料性能優(yōu)異。

我國輸電線路多采取輸電線路桿塔進(jìn)行電力運(yùn)輸，部分地區(qū)雷電活動較多，輸電線路桿塔高，易受到雷電沖擊。我國高壓線路運(yùn)行事故統(tǒng)計(jì)表明，由雷擊引起的高壓線路跳閘占40％-70％，雷害是高壓線路安全運(yùn)行的主要威脅，因此研究輸電桿塔的防雷性能對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有重要意義。近年來，石墨烯接地裝置發(fā)展速度較快，在輸電網(wǎng)絡(luò)中得到了較大規(guī)模的應(yīng)用，但主要應(yīng)用的是石墨烯材料針對堿性土壤耐腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，其導(dǎo)電性尤其是沖擊電流耐受特性等方面的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，基于不同大地電導(dǎo)率場景下的石墨烯接地裝置的防雷特性研究還處于空白狀態(tài)。因此，研究輸電桿塔石墨烯接地裝置電磁暫態(tài)特性及防雷性能對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種輸電線路桿塔石墨接地裝置的防雷性能分析方法，有效降低接地電阻，耐雷水平得到提高，為石墨烯接地裝置設(shè)計(jì)及推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種輸電線路桿塔石墨接地裝置的防雷性能分析方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)輸電線路的接地?cái)?shù)據(jù)，分析桿塔接地裝置結(jié)構(gòu)，將圓鋼接地材料換成石墨烯材料，運(yùn)用CDEGS仿真軟件的SESCAD模塊建立地網(wǎng)模型；

(2)將土壤模型帶入，利用MALZ模塊計(jì)算出工頻接地電阻，并與原圓鋼接地模型接地電阻進(jìn)行比較，判斷石墨接地裝置接地電阻是否符合標(biāo)準(zhǔn)；

(3)針對雷擊塔頂?shù)姆绞剑捎肁TP-EMTP軟件仿真建立線路和桿塔模型，分析采用石墨接地情況下對耐雷水平的影響；

(4)根據(jù)需要多次修改雷電流幅值，多次仿真計(jì)算，直至求得耐雷水平。

所述步驟(4)，還包括：多次仿真計(jì)算中先選取一個(gè)反擊耐雷水平計(jì)算區(qū)間，利用這個(gè)區(qū)間的中點(diǎn)進(jìn)行試計(jì)算，若發(fā)生閃絡(luò)，則說明耐雷水平在前半?yún)^(qū)間內(nèi)，反之則在后半?yún)^(qū)間內(nèi)；再利用該區(qū)間中點(diǎn)試計(jì)算，直至耐雷水平區(qū)間長度小于1kA。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明所述的輸電線路桿塔石墨接地裝置的防雷性能分析方法，利用ATP-EMTP暫態(tài)電磁軟件求取220kV線路雷擊桿塔的耐雷水平，采用石墨接地裝置的耐雷水平為108.275kA，高于鋼的103.353kA。輸電線路桿塔采用石墨接地裝置有效降低接地電阻，耐雷水平得到提高，防雷性能優(yōu)于鋼接地裝置。

附圖說明