本文關(guān)鍵詞：考慮土壤頻變性的接地裝置頻域性能研究

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【摘要】：隨著電力工業(yè)的發(fā)展,系統(tǒng)容量越來越大、電壓等級越來越高。近年來,特高壓輸電技術(shù)和超特高壓變電站等應(yīng)用越來越廣泛。由于特高壓輸電線路跨度范圍廣,當(dāng)其遭受雷擊跳閘時(shí)會導(dǎo)致更大面積的故障出現(xiàn);另外,超特高壓變電站中電氣開關(guān)在操作或故障時(shí)會產(chǎn)生較高頻率的電流。作為電力系統(tǒng)的重要組成部分,接地裝置在系統(tǒng)遭受雷擊或故障時(shí)能夠迅速泄放故障電流,為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。因此,準(zhǔn)確計(jì)算高頻暫態(tài)電流下接地裝置的頻域性能至關(guān)重要。傳統(tǒng)的接地性能分析中,土壤參數(shù)一般都是依照工頻參數(shù)設(shè)置。實(shí)際的雷電流和暫態(tài)電流頻率覆蓋范圍很廣,在計(jì)算接地裝置性能時(shí)需將高頻電流考慮在內(nèi)。本文首先介紹了土壤電氣參數(shù)頻變特性的機(jī)理,總結(jié)了國內(nèi)外關(guān)于土壤參數(shù)的試驗(yàn)測量平臺和典型的頻變公式,并選取Visacro-Alipio頻變公式供本文數(shù)值模型使用。然后利用COMSOL Multiphysics建立了考慮土壤頻變性的接地裝置頻域性能矢量有限元模型;其中模型采用麥克斯韋全波方程,同時(shí)考慮場域中的位移電流和感應(yīng)電流的影響,更加準(zhǔn)確地描述接地裝置散流故障電流尤其是高頻故障電流的物理過程;采用空間坐標(biāo)變換法處理開域電磁場的計(jì)算問題,在保證計(jì)算精度的基礎(chǔ)上降低了計(jì)算量;針對高頻情況下的集膚效應(yīng)問題,引入阻抗邊界條件。采用本文模型計(jì)算接地網(wǎng)的接地參數(shù)并與華北電力大學(xué)現(xiàn)場試驗(yàn)測量及CDEGS軟件計(jì)算結(jié)果對比驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。最后,利用上述數(shù)值模型分析典型接地裝置的頻域性能,分別在考慮和不考慮土壤頻變特性條件下計(jì)算頻率為50Hz、1MH、2MH和4MH時(shí)地中土壤電流密度、電位分布情況,沿接地導(dǎo)體電位分布和泄漏電流分布及接地電阻等參數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn):考慮土壤頻變特性時(shí),地中電位和接地電阻下降,土壤中電流密度升高,且隨著頻率升高,這種現(xiàn)象更加明顯;另外,在高土壤電阻率地區(qū)考慮頻變性時(shí)對接地參數(shù)的計(jì)算結(jié)果影響更大。
【關(guān)鍵詞】：土壤頻變性 有限元 空間坐標(biāo)變換 頻域性能
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM862
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 接地裝置性能研究現(xiàn)狀11-20
• 1.2.1 接地裝置性能的試驗(yàn)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 接地裝置性能數(shù)值計(jì)算方法研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.3 土壤電氣參數(shù)頻變特性研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 本文主要工作20-22
• 2 土壤電氣參數(shù)頻變特性22-30
• 2.1 土壤電氣參數(shù)頻變原理22-23
• 2.2 土壤電氣參數(shù)的試驗(yàn)測量23-26
• 2.2.1 Portela試驗(yàn)平臺23-24
• 2.2.2 重慶大學(xué)試驗(yàn)平臺24-25
• 2.2.3 Visacro試驗(yàn)平臺25-26
• 2.3 土壤電氣參數(shù)頻變特性公式總結(jié)26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 3 考慮土壤頻變特性的接地裝置有限元模型30-47
• 3.1 基于有限元法的軟件應(yīng)用簡述30-32
• 3.1.1 軟件介紹30-31
• 3.1.2 建模過程31-32
• 3.2 接地裝置頻域性能的矢量有限元模型32-39
• 3.2.1 接地裝置散流過程的數(shù)學(xué)描述32-34
• 3.2.2 散流模型的離散化和基函數(shù)34-35
• 3.2.3 矢量有限元方程35-36
• 3.2.4 無窮散流區(qū)域的空間坐標(biāo)變換36-38
• 3.2.5 阻抗邊界條件38-39
• 3.3 數(shù)值模型的驗(yàn)證39-45
• 3.3.1 低頻下數(shù)值模型的驗(yàn)證40-43
• 3.3.2 高頻下數(shù)值模型的驗(yàn)證43-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 4 接地裝置頻域性能分析47-64
• 4.1 水平接地極的頻域性能分析47-53
• 4.1.1 土壤中電流密度的頻域性能分析47-50
• 4.1.2 土壤中電位分布的頻域性能分析50-52
• 4.1.3 土壤中接地電阻的頻域性能分析52-53
• 4.2 垂直接地極的頻域性能分析53-58
• 4.2.1 土壤中電流密度的頻域性能分析53-56
• 4.2.2 土壤中電位分布的頻域性能分析56
• 4.2.3 土壤中接地電阻的頻域性能分析56-58
• 4.3 接地網(wǎng)的頻域性能分析58-63
• 4.3.1 土壤中電流密度的頻域性能分析58-60
• 4.3.2 土壤中電位分布的頻域性能分析60-62
• 4.3.3 土壤中接地電阻的頻域性能分析62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 5 結(jié)論與展望64-66
• 5.1 本文結(jié)論64-65
• 5.2 未來展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-71
• 個(gè)人簡歷70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-71
• 致謝71

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1 王磊磊;考慮土壤頻變性的接地裝置頻域性能研究[D];鄭州大學(xué);2016年

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