發(fā)布時間：2020-06-26 20:58

【摘要】：發(fā)變電站以及輸電線路的接地系統(tǒng)是保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和電氣設(shè)備安全的重要設(shè)施。目前大量研究中,將接地體周圍土壤簡化為水平均勻土壤結(jié)構(gòu),但大部分地區(qū)的地勢比較復(fù)雜,土壤分層結(jié)構(gòu)明顯且土壤電阻率較大。如果根據(jù)均勻水平土壤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)接地裝置并計(jì)算其接地參數(shù),則會造成計(jì)算結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行情況相差較大。準(zhǔn)確分析復(fù)雜土壤結(jié)構(gòu)中接地極接地性能及其散流機(jī)理是發(fā)變電站及輸電線路的接地極合理優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。本文在詳細(xì)分析各國學(xué)者對發(fā)變電站及架空輸電線路的接地極周圍土壤結(jié)構(gòu)和數(shù)值計(jì)算方法的研究的基礎(chǔ)上,針對有限元法在分析計(jì)算大型接地體時存在剖分困難,計(jì)算量過大等問題,在建立模型過程中選取具備一定虛擬厚度的二維面模擬接地導(dǎo)體,可以在確保計(jì)算精度的前提下解決計(jì)算大型接地體接地性能時存在的問題,并通過對比文獻(xiàn)實(shí)際測量數(shù)據(jù)及CDEGS計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性。基于有限元模型,分別建立了垂直三層土壤結(jié)構(gòu)模型、塊狀土壤結(jié)構(gòu)模型、落差土壤結(jié)構(gòu)模型,根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果具體分析了復(fù)雜土壤結(jié)構(gòu)下水電站接地體的散流過程,并定量分析了河岸土壤電阻率、河流深度、接地裝置埋深等參數(shù)對水電站接地裝置散流過程及接地電阻的影響。結(jié)果表明:河流深度是影響水電站接地網(wǎng)接地性能的重要因素,水電站接地裝置設(shè)計(jì)過程中應(yīng)選考慮實(shí)際河水深度的塊狀土壤結(jié)構(gòu)模型模擬水電站接地極周圍土壤結(jié)構(gòu)。為盡可能準(zhǔn)確模擬桿塔接地裝置周圍土壤結(jié)構(gòu),基于有限元法,建立了考慮河流、山體的土壤結(jié)構(gòu)模型;分析了不同土壤結(jié)構(gòu)模型中接地體沖擊散流過程;并分析了河水與接地導(dǎo)體的間距、山體的陡度、山體頂面積等參數(shù)對接地體沖擊接地電阻的影響。結(jié)果表明:土壤電阻率較高時,接地導(dǎo)體與河流之間的距離小于5m時,接地導(dǎo)體沖擊散流過程以及沖擊接地電阻受河流的影響較大;山體頂面積為20m×20m時,坡度15~o≤α≤75~o,接地導(dǎo)體埋設(shè)于山頂和山側(cè)時其沖擊接地電阻值分別升高了79.6%和32%,山區(qū)架空輸電線路接地裝置設(shè)計(jì)需全面考慮山頂面積和山體坡度對接地導(dǎo)體散流和沖擊接地電阻的影響。
【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】：2018
【分類號】：TM862
【圖文】：

圖 2.1 具有虛擬厚度的接地裝置平面圖三維散流區(qū)域有限元方程用伽遼金加權(quán)余量法對三維散流空間中離散化的四面體到單元 e 的加權(quán)余量為：RNjVeVeieie(())d2= γ +ωε eiR 為單元 e 上的加權(quán)余量；eiN 為單元 e 中節(jié)點(diǎn) i 的權(quán)函數(shù)；e 為單元 e 的電位。單元節(jié)點(diǎn)電位和權(quán)函數(shù)的乘積表示四面體單元 e 內(nèi)的電位( )ejjeje N x,y,z 41 == 式（2.13）代入（2.12），根據(jù)相應(yīng)的邊界條件可以得到程為：[( )]dV0(1,24= + == RjNNIieeee γωε

：TzNyNxNN [] =，TzNyNxNN []'''' =，J 為坐標(biāo)變換的雅可比通過坐標(biāo)變換后，空間體積分滿足：'1'''1dV dxdydzJdxdydzJdV = ==（變換后，外域中的方程為：[()()]( 1,2...,4)'''41= + == =RNJjJJNdV0ievejeTT1ijejei γωε（將變換前后的外域的有限元方程作對比可知：有限元算法并沒有改變差別只在于改變了介質(zhì)參數(shù)。所以，僅需要改變變換后外部區(qū)域的介并與內(nèi)部區(qū)域的初始方程進(jìn)行合并就可以計(jì)算得到接地導(dǎo)體接地參數(shù)計(jì)算準(zhǔn)確度的同時減小了求解空間的體積，降低了計(jì)算內(nèi)存，提高了。

【參考文獻(xiàn)】

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8 劉承勝;考慮火花與屏蔽效應(yīng)的接地裝置沖擊降阻方法研究[D];華中科技大學(xué);2015年

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10 劉小二;高土壤電阻率地區(qū)水電站接地系統(tǒng)研究[D];重慶大學(xué);2010年

本文編號：2730884