本文關(guān)鍵詞：接地網(wǎng)沖擊特性分析及其優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：研究接地網(wǎng)的雷電沖擊特性是對電力系統(tǒng)進行雷電防護的基礎(chǔ)。當(dāng)變電站受到雷擊時,其接地系統(tǒng)會受到高頻雷電流的沖擊,使變電站的接地網(wǎng)呈現(xiàn)出復(fù)雜的沖擊特性,而這在傳統(tǒng)的接地系統(tǒng)安全設(shè)計中考慮甚少。同時,針對接地系統(tǒng)的沖擊特性進行優(yōu)化設(shè)計,可以改善雷電流的沖擊對接地系統(tǒng)的影響。因此在接地系統(tǒng)的設(shè)計時應(yīng)考慮沖擊特性的影響并對其進行定性和定量的分析,尋求對其的應(yīng)對方法,這對確保接地系統(tǒng)性能是十分重要的。為此,本文以接地網(wǎng)的沖擊特性為研究對象,研究了矩形接地網(wǎng)和圓環(huán)接地網(wǎng)的沖擊特性,針對常規(guī)的矩形接地網(wǎng),在考慮其沖擊特性的情況下,提出了基于果蠅優(yōu)化算法的接地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計方法,其能得到接地網(wǎng)導(dǎo)體在雷電暫態(tài)效應(yīng)下布置的最優(yōu)形式,可提高地網(wǎng)的可靠性。本文在借鑒已有研究成果的基礎(chǔ)上,建立了基于EMTP的接地體雙?等效模型,沖擊特性的仿真結(jié)果表明了該模型的可行性。進一步地,系統(tǒng)分析了矩形接地網(wǎng)在雷電流作用下的沖擊特性,通過大量的仿真分析,得出不同雷電流波形、不同雷電流的注入位置、不同土壤電阻率、垂直接地極以及不同的接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素對接地網(wǎng)沖擊特性的影響規(guī)律。由于傳統(tǒng)接地網(wǎng)往往采用矩形的布設(shè)方式,忽略了地網(wǎng)形狀對于沖擊特性的影響。本文提出了相較于矩形接地網(wǎng)屏蔽系數(shù)更低的兩類圓環(huán)接地網(wǎng)的布置方法,通過對圓環(huán)接地網(wǎng)沖擊特性的研究,發(fā)現(xiàn)圓環(huán)接地網(wǎng)的散流效果好于傳統(tǒng)的矩形接地網(wǎng),并且圓環(huán)接地網(wǎng)的沖擊特性相對于矩形接地網(wǎng)而言得到了很大程度的改善。在分析了矩形接地網(wǎng)在雷電流作用下的沖擊特性的基礎(chǔ)上,鑒于矩形接地體不等距布置的優(yōu)勢,采用按指數(shù)規(guī)律優(yōu)化布置接地網(wǎng)導(dǎo)體,并在此基礎(chǔ)上提出了基于果蠅優(yōu)化算法的接地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計方法,其能得到考慮雷電暫態(tài)效應(yīng)的接地網(wǎng)導(dǎo)體的最優(yōu)布置形式。該方法既能克服采用數(shù)學(xué)擬合的經(jīng)驗公式所引起的誤差,又具有快速收斂和高準(zhǔn)確度的特點,實例驗證了該方法的優(yōu)越性。
【關(guān)鍵詞】：接地網(wǎng) 沖擊特性 優(yōu)化設(shè)計 電磁暫態(tài)仿真 果蠅算法
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM862
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-21
• 1.1 電力系統(tǒng)接地概述14-15
• 1.2 選題背景與意義15
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其分析15-20
• 1.3.1 接地裝置沖擊特性數(shù)值計算方法15-19
• 1.3.2 接地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計方法19-20
• 1.4 本文主要工作20-21
• 第2章 接地體沖擊特性分析與建模21-36
• 2.1 引言21
• 2.2 雷電流的數(shù)學(xué)模型21-23
• 2.2.1 雷電流的參數(shù)21
• 2.2.2 雷電流的解析表達式21-23
• 2.3 接地導(dǎo)體的參數(shù)計算23-30
• 2.3.1 電阻計算23
• 2.3.2 自電感計算23
• 2.3.3 電導(dǎo)與電容計算23-25
• 2.3.4 互感計算25-27
• 2.3.5 互阻計算27-30
• 2.4 接地體建模30-31
• 2.4.1 仿真軟件EMTP介紹30-31
• 2.4.2 基于EMTP的接地體模型31
• 2.5 土壤的擊穿特性31-32
• 2.6 土壤的電擊穿機理32-33
• 2.7 接地體的沖擊特性33-34
• 2.8 沖擊電阻的影響因素34-35
• 2.9 小結(jié)35-36
• 第3章 矩形接地網(wǎng)的沖擊特性研究36-47
• 3.1 引言36
• 3.2 雷電流波形對沖擊特性的影響分析36-37
• 3.2.1 波前時間對沖擊特性的影響36-37
• 3.2.2 半波時間對沖擊特性的影響37
• 3.3 雷電流注入位置對沖擊特性的影響分析37-38
• 3.4 土壤電阻率對沖擊特性的影響分析38-39
• 3.5 矩形接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)對沖擊特性的影響分析39-45
• 3.5.1 接地網(wǎng)面積對沖擊特性的影響39-40
• 3.5.2 接地網(wǎng)導(dǎo)體間距對沖擊特性的影響40-41
• 3.5.3 垂直接地極對沖擊特性的影響41-43
• 3.5.4 雙層接地網(wǎng)的沖擊特性43-44
• 3.5.5 不等距接地網(wǎng)的沖擊特性44-45
• 3.6 小結(jié)45-47
• 第4章 圓環(huán)接地網(wǎng)的沖擊特性研究47-58
• 4.1 引言47
• 4.2 圓環(huán)接地體建模47-48
• 4.2.1 圓環(huán)接地體仿真模型47-48
• 4.2.2 圓環(huán)接地體仿真數(shù)據(jù)48
• 4.3 中心圈不含均壓帶的圓環(huán)接地網(wǎng)沖擊特性分析48-51
• 4.3.1 均壓帶數(shù)目對地網(wǎng)沖擊特性的影響48-49
• 4.3.2 均壓環(huán)數(shù)目對地網(wǎng)沖擊特性的影響49-51
• 4.4 中心圈含均壓帶的圓環(huán)接地網(wǎng)沖擊特性分析51-54
• 4.4.1 均壓帶數(shù)目對地網(wǎng)沖擊特性的影響51-52
• 4.4.2 環(huán)間距對地網(wǎng)沖擊特性的影響52-54
• 4.5 圓環(huán)接地網(wǎng)與方形接地網(wǎng)的沖擊特性對比54-56
• 4.5.1 仿真參數(shù)54
• 4.5.2 沖擊特性對比分析54-56
• 4.6 小結(jié)56-58
• 第5章 考慮沖擊特性的接地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計58-67
• 5.1 引言58
• 5.2 接地系統(tǒng)設(shè)計要求58-59
• 5.2.1 設(shè)計總要求58
• 5.2.2 接地網(wǎng)參數(shù)要求58-59
• 5.2.3 對沖擊特性的考慮59
• 5.3 不等距接地網(wǎng)的布置59-62
• 5.3.1 接地體不等距布置的優(yōu)點59-60
• 5.3.2 水平接地網(wǎng)的優(yōu)化布置60-61
• 5.3.3 壓縮比的求取61-62
• 5.3.4 存在問題62
• 5.4 果蠅優(yōu)化算法62-64
• 5.4.1 算法原理62-63
• 5.4.2 算法流程63-64
• 5.5 應(yīng)用果蠅算法的接地網(wǎng)優(yōu)化64-65
• 5.5.1 優(yōu)化原理64
• 5.5.2 求解最佳壓縮比的算法設(shè)計64-65
• 5.6 仿真實例分析65-66
• 5.7 小結(jié)66-67
• 結(jié)論與展望67-69
• 參考文獻69-75
• 致謝75-76
• 附錄A （攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄）76-77
• 附錄B （攻讀學(xué)位期間參加的科研工作及學(xué)術(shù)活動）77

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