基于钢筒桩基础的输电线路接地方法技术

本发明专利技术公开了一种基于钢筒桩基础的输电线路接地方法，包括搭建输电线路的钢筒桩基础仿真模型；通过仿真计算得到现场土壤电阻率条件下的钢筒桩最佳长度值；搭建输电线路的传统杆塔基础下的接地装置模型；将传统杆塔基础替换为钢筒桩且钢筒桩长度为最佳长度值；通过仿真计算得到现场土壤电阻率条件下的总水平接地体长度，完成基于钢筒桩基础的输电线路接地。本发明专利技术方法提出了一种完整的、可靠的基于钢筒桩基础的输电线路接地方法，不仅为不同土壤条件下钢筒桩基础的长度选择提供可靠的理论计算方法，而且本发明专利技术方法能够有效降低接地线路的长度和接地装置的电阻，同时接地电阻较小，而且可靠性高、实用性好。实用性好。实用性好。

【技术实现步骤摘要】
基于钢筒桩基础的输电线路接地方法


[0001]本专利技术属于电气接地
，具体涉及一种基于钢筒桩基础的输电线路接地方法。

技术介绍

[0002]随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保证电能的稳定可靠供应，提高电网供电的可靠性，就成为了电力系统最重要的任务之一。
[0003]输电线路是电网的重要组成部分，因此输电线路的稳定可靠运行是电力系统稳定可靠运行的重要保证。同时，为了保证输电线路的安全稳定运行，输电线路的杆塔必须可靠接地。因此，输电线路的接地就显得尤为重要。
[0004]在现阶段输电线路建设中，为保障电力系统的稳定可靠运行，通常设计大规模杆塔接地装置，接地装置的水平接地射线通常在200
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300米。山区接地装置大规模的开挖施工，需要大量的人力物力且耗时较长，是制约施工效率的重要难题。因此亟需要有一种接地方法能够减少接地开挖，提高施工效率。
[0005]目前，输电线路杆塔的杆塔基础与输电线路杆塔的接地装置是分开和独立的，其目的是为了保证接地装置的稳定可靠。但是，随着新技术的出现，一种新型的钢筒桩基础(如专利201621293081.X)已经逐步开始应用。该类型的杆塔基础，其上端将通过角架直接与杆塔的塔脚相连。当入地电流由经杆塔泄向大地时，钢筒桩基础将起到与接地装置类似的泄散电流的作用。但是，目前并没有针对该类型钢筒桩与接地装置之间的联系的相关的研究，从而使得该类杆塔基础新技术的应用受到了阻碍。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供了一种利用杆塔钢筒桩基础的良好导电性进行接地散流的接地方法；本专利技术方法将钢筒桩作为杆塔基础的同时兼作为接地装置，极大减少接地沟开挖，而且可靠性高、实用性好。
[0007]本专利技术提供的这种基于钢筒桩基础的输电线路接地方法，包括如下步骤：
[0008]S1.搭建输电线路的钢筒桩基础仿真模型；
[0009]S2.针对步骤S1搭建的模型，通过仿真计算，得到现场土壤电阻率条件下的钢筒桩最佳长度值；
[0010]S3.搭建输电线路的传统杆塔基础下的接地装置模型；
[0011]S4.在步骤S3搭建的模型中，将传统杆塔基础替换为钢筒桩，且钢筒桩长度为步骤S2得到的最佳长度值；
[0012]S5.针对步骤S4搭建的模型，通过仿真计算，得到现场土壤电阻率条件下的总水平接地体长度，从而得到完成基于钢筒桩基础的输电线路接地。
[0013]步骤S1所述的搭建输电线路的钢筒桩基础仿真模型，具体为采用CDEGS软件搭建
输电线路的钢筒桩基础的仿真模型。
[0014]步骤S1所述的搭建输电线路的钢筒桩基础仿真模型，具体为采用如下步骤搭建仿真模型：
[0015]A.采用空心导体模型等效模拟钢筒桩基础，钢筒桩半径由空心导体的内半径选项设置，钢筒桩壁厚通过空心导体外半径与内半径之差决定；空心导体的材料属性与钢桩筒材料属性一致；
[0016]B.钢筒桩外浇筑的混凝土通过空心导体中的涂层选项进行模拟，并以钢筒桩外混凝土属性为准；
[0017]C.完成步骤A和步骤B后，弃土的等效模拟过程同时完成。
[0018]步骤S2所述的针对步骤S1搭建的模型，通过仿真计算，得到现场土壤电阻率条件下的钢筒桩最佳长度值，具体为采用如下步骤计算最佳长度值：
[0019]a.根据现场的实际土壤条件，定义土壤模型，并设定对应的土壤电阻率；
[0020]b.将钢筒桩模型放置于输电线路杆塔各塔脚对应的水平地面以下，并向各个钢筒桩中注入设定幅值、频率为50Hz的工频电流激励源，从而模拟经杆塔塔脚引流至各钢筒桩基础的入地电流；
[0021]c.直接在仿真软件中运行上述模型，获取该模型下的工频接地电阻值；
[0022]d.设置各钢筒桩的初始长度L为初始值，根据步骤a～步骤c的方法，计算此时钢筒桩基础散流下的工频接地电阻，并记录该电阻值；
[0023]e.以设定的间隔值为增长间隔，将钢筒桩的长度L增加一个增长间隔，计算此时的工频接地电阻并记录；
[0024]f.重复步骤e直至钢筒桩的长度L达到设定的最大值；此时得到一系列的钢筒桩长度
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工频接地电阻的组合值；
[0025]g.对步骤f得到的一系列组合值进行函数拟合，从而得到钢桶桩基础的工频接地电阻和钢桶桩长度的拟合函数；
[0026]h.求取步骤g得到的拟合函数的一阶导函数，并根据设定的要求，选取对应的一阶导函数的函数值的阈值，将该阈值对应的钢筒桩长度作为最终的钢筒桩最佳长度值。
[0027]步骤S3所述的搭建输电线路的传统杆塔基础下的接地装置模型，具体为采用如下步骤搭建模型：
[0028](1)传统杆塔基础的模拟通过插入土壤块的方式实现：设置土壤块的各顶点坐标，从而绘制各种大小形状的土壤块模型；杆塔基础的材料属性通过设置土壤块的电阻率大小实现；
[0029](2)定义接地导体类型：类型参数包括接地导体相对于铜的相对电阻率、相对磁导率以及导体半径；
[0030](3)根据实际土壤条件定义土壤模型，设置土壤电阻率；定义激励源的激励类型、幅值大小以及计算频率，将该激励源施加于由外表绝缘的导体引下线中，引下线的另一端与接地装置导体相连；
[0031](4)按照接地装置的实际型式以及该土壤电阻率下所要求的接地电阻目标值，通过创建物体选项，搭建接地装置仿真模型，并通过仿真计算得到该接地型式下所需要的水平接地导体长度。
[0032]本专利技术提供的这种基于钢筒桩基础的输电线路接地方法，利用空心导体模型对钢筒桩基础进行等效建模，改变钢筒桩长度得到钢筒桩长度
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接地电阻曲线，再通过MATLAB拟合该曲线得到钢筒桩长度L对应的接地电阻函数表达式，对其求取一阶导函数，根据其降阻饱和效应及对经济性的考虑，确定导数的阈值，从而确定L的最佳取值；因此，本专利技术方法提出了一种完整的、可靠的基于钢筒桩基础的输电线路接地方法，不仅为不同土壤条件下钢筒桩基础的长度选择提供可靠的理论计算方法，而且本专利技术方法能够有效降低接地线路的长度和接地装置的电阻，同时接地电阻较小，而且可靠性高、实用性好。
附图说明
[0033]图1为本专利技术方法的方法流程示意图。
[0034]图2为本专利技术方法中的优选实施例的钢筒桩装配结构示意图。
[0035]图3为本专利技术方法中的优选实施例的钢筒桩仿真模型示意图。
[0036]图4为本专利技术方法中的优选实施例的钢筒桩长度L
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接地电阻R曲线示意图。
[0037]图5为本专利技术方法中的优选实施例的拟合函数的一阶导函数示意图。
[0038]图6为本专利技术方法中的优选实施例的普通杆塔基础下的接地装置模型示意图。
[0039]图7为本专利技术方法中的优选实施例的替换为钢筒桩基础的接地装置模型示意图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于钢筒桩基础的输电线路接地方法，包括如下步骤：S1.搭建输电线路的钢筒桩基础仿真模型；S2.针对步骤S1搭建的模型，通过仿真计算，得到现场土壤电阻率条件下的钢筒桩最佳长度值；S3.搭建输电线路的传统杆塔基础下的接地装置模型；S4.在步骤S3搭建的模型中，将传统杆塔基础替换为钢筒桩，且钢筒桩长度为步骤S2得到的最佳长度值；S5.针对步骤S4搭建的模型，通过仿真计算，得到现场土壤电阻率条件下的总水平接地体长度，从而得到完成基于钢筒桩基础的输电线路接地。2.根据权利要求1所述的基于钢筒桩基础的输电线路接地方法，其特征在于步骤S1所述的搭建输电线路的钢筒桩基础仿真模型，具体为采用CDEGS软件搭建输电线路的钢筒桩基础的仿真模型。3.根据权利要求2所述的基于钢筒桩基础的输电线路接地方法，其特征在于步骤S1所述的搭建输电线路的钢筒桩基础仿真模型，具体为采用如下步骤搭建仿真模型：A.采用空心导体模型等效模拟钢筒桩基础，钢筒桩半径由空心导体的内半径选项设置，钢筒桩壁厚通过空心导体外半径与内半径之差决定；空心导体的材料属性与钢桩筒材料属性一致；B.钢筒桩外浇筑的混凝土通过空心导体中的涂层选项进行模拟，并以钢筒桩外混凝土属性为准；C.完成步骤A和步骤B后，弃土的等效模拟过程同时完成。4.根据权利要求3所述的基于钢筒桩基础的输电线路接地方法，其特征在于步骤S2所述的针对步骤S1搭建的模型，通过仿真计算，得到现场土壤电阻率条件下的钢筒桩最佳长度值，具体为采用如下步骤计算最佳长度值：a.根据现场的实际土壤条件，定义土壤模型，并设定对应的土壤电阻率；b.将钢筒桩模型放置于输电线路杆塔各塔脚对应的水平地面以下，并向各个钢筒桩中注入设定幅值、频率为50Hz的工频电流激励...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇彬，叶嘉诚，易南健，江雷，程育林，林新，程俊溢，蒋哲，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司经济技术研究院国网湖南省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：