本文關(guān)鍵詞：考慮土壤電氣參數(shù)頻變特性的接地裝置沖擊特性研究

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【摘要】：雷擊跳閘是輸電線路及桿塔非計(jì)劃停運(yùn)的重要原因。提高輸電線路的耐雷水平,降低雷擊跳閘率對(duì)維護(hù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有著非常重要的意義。輸電線路桿塔接地裝置的沖擊特性決定了輸電線路的防雷保護(hù)效果,而接地裝置沖擊特性又直接取決于沖擊電流在土壤中的散流情況。試驗(yàn)表明,土壤電氣參數(shù)具有頻變性,即隨著入地電流頻率升高土壤電導(dǎo)率將不斷增大而相對(duì)介電常數(shù)不斷減小。目前在沖擊接地計(jì)算中一般都忽略了這一規(guī)律,常常將土壤電阻率和相對(duì)介電常數(shù)以恒定工頻值代入計(jì)算。由于雷電帶寬通常為幾MHz,含有的高頻分量遠(yuǎn)多于工頻分量,如果不考慮土壤頻變性,使用工頻土壤參數(shù)值會(huì)使計(jì)算得到的沖擊接地電阻值要比實(shí)際值偏大。因此,在防雷接地計(jì)算時(shí)很有必要考慮土壤電氣參數(shù)的頻變性,提高計(jì)算準(zhǔn)確度。作為一種高效的數(shù)值計(jì)算方法,基于麥克斯韋微分方程的有限元法可以有效解決電磁場(chǎng)問(wèn)題,適合用于接地系統(tǒng)頻域性能的研究。本文將有限元法和傅里葉變換相結(jié)合,通過(guò)引入最新的研究成果Visacro-Alipio土壤頻變公式,建立了可以考慮土壤電參數(shù)頻變性的接地裝置有限元模型。按照文獻(xiàn)所給典型Heidler首次回?fù)�、后續(xù)回?fù)衾纂娏鳑_擊10m水平接地極的試驗(yàn)條件,用Comsol Multiphysics軟件的AC/DC模塊仿真,將計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)中試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證了所建有限元模型的準(zhǔn)確性。利用所建模型進(jìn)一步分析考慮土壤頻變性后對(duì)沖擊接地計(jì)算的影響。首先對(duì)3m垂直接地極分別埋于電導(dǎo)率0.01 S/m、0.002 S/m、0.001 S/m、0.0005 S/m土壤中時(shí)受土壤頻變性影響的情況進(jìn)行仿真,分析了土壤頻變性與土壤初始電阻率的關(guān)系,通過(guò)對(duì)比考慮頻變性和不考慮頻變性兩種情況算出的GPR,總結(jié)了土壤頻變性的適用場(chǎng)合,即在何種初始電阻率土壤中進(jìn)行暫態(tài)計(jì)算時(shí)需考慮土壤頻變性。又對(duì)2?3接地網(wǎng)分別埋于工頻電導(dǎo)率為0.01 S/m,0.001 S/m的兩種土壤進(jìn)行仿真,改變埋深,分析考慮土壤頻變性對(duì)接地網(wǎng)暫態(tài)計(jì)算的影響。最后分析了把土壤頻變性代入接地計(jì)算對(duì)接地體有效長(zhǎng)度和沖擊系數(shù)的影響程度,為優(yōu)化設(shè)計(jì)輸電線路桿塔的接地裝置提供了重要的理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：土壤頻變性 有限元 接地 傅里葉變換 Heidler雷電流 Comsol Multiphysics
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM862
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-24
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 接地裝置暫態(tài)特性國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-22
• 1.2.1 接地裝置暫態(tài)特性試驗(yàn)研究11-12
• 1.2.2 接地裝置暫態(tài)特性數(shù)值計(jì)算方法研究12-19
• 1.2.3 土壤電氣參數(shù)頻變性研究19-22
• 1.3 本文主要工作及組織結(jié)構(gòu)22-24
• 2 土壤電氣參數(shù)頻變?cè)砗屯寥李l變公式24-30
• 2.1 土壤電氣參數(shù)頻變?cè)?/span>24-25
• 2.2 Visacro-Alipio土壤頻變式25-29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 3 考慮土壤電氣參數(shù)頻變性的接地裝置FEM模型30-38
• 3.1 麥克斯韋微分方程組30-31
• 3.2 接地裝置有限元頻域分析模型31-32
• 3.3 空間坐標(biāo)變換32-33
• 3.4 建立考慮土壤頻變特性的接地裝置FEM模型33-34
• 3.5 FEM頻域計(jì)算方法34-37
• 3.5.1 快速傅里葉變換35
• 3.5.2 離散傅里葉反變換35-36
• 3.5.3 FEM頻域計(jì)算流程圖36-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 4 模型驗(yàn)證及相關(guān)仿真分析38-50
• 4.1 選取雷電流模型38-40
• 4.2 模型驗(yàn)證40-43
• 4.3 垂直接地極仿真43-46
• 4.4 2×3 水平接地網(wǎng)仿真46-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 5 考慮土壤頻變性對(duì)接地體有效長(zhǎng)度和沖擊系數(shù)的影響50-55
• 5.1 考慮土壤頻變性對(duì)接地體有效長(zhǎng)度的影響50-52
• 5.2 考慮土壤頻變性對(duì)接地裝置沖擊系數(shù)的影響52-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 6 結(jié)論與展望55-57
• 6.1 本文結(jié)論55-56
• 6.2 未來(lái)展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文61-62
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文61-62
• 致謝62

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1 蔣旭平,胡壽根,鐘聲玉;高壓水射流沖擊特性分析及實(shí)驗(yàn)研究[J];上海機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào);1991年02期

2 張建剛;魏紹東;常安;夏長(zhǎng)征;祁玉龍;周文俊;喻劍輝;;分層土壤中接地體沖擊特性的仿真研究[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2014年04期

3 張寶平;何金良;康鵬;曾嶸;;凍土沖擊特性的試驗(yàn)研究[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2008年16期

4 張樹(shù)森;;高壓電纜沖擊特性長(zhǎng)度計(jì)算研究[J];吉林電力;2009年01期

5 章潤(rùn)陸,江帆;輸電線路桿塔接地沖擊特性的研究[J];高電壓技術(shù);1985年03期

6 夏長(zhǎng)征,陳慈萱;單位長(zhǎng)度伸長(zhǎng)接地體沖擊特性的真型試驗(yàn)[J];高電壓技術(shù);2001年03期

7 林雙慶,王定華;污穢絕緣的操作波沖擊特性[J];四川電力技術(shù);2000年03期

8 王黎明,毛蘇春,關(guān)志成;棒-板間隙在交直流預(yù)電壓作用下的沖擊特性[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年03期

9 陳名銘;曹曉斌;楊琳;吳昊;張敏;吳廣寧;;同軸圓柱形電極下土壤沖擊特性的試驗(yàn)研究[J];電網(wǎng)技術(shù);2013年08期

10 翟國(guó)富;陳英華;任萬(wàn)濱;;一種含赫茲接觸的梁結(jié)構(gòu)沖擊特性分析方法[J];振動(dòng)與沖擊;2009年09期

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1 郭永良;萬(wàn)志敏;胡秋霞;;織物復(fù)合材料的低速?zèng)_擊特性研究[A];第十二屆全國(guó)實(shí)驗(yàn)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

2 何金良;曾嶸;張波;;電力系統(tǒng)接地裝置的沖擊特性[A];全國(guó)電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式與接地技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2005年

3 張樹(shù)森;;高壓電纜沖擊特性長(zhǎng)度與避雷器配置[A];高效 清潔 安全 電力發(fā)展與和諧社會(huì)建設(shè)——吉林省電機(jī)工程學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

4 高富強(qiáng);楊軍;張華;;不同載荷形式下石灰?guī)r沖擊特性的比較和討論[A];第九屆全國(guó)沖擊動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2009年

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1 楊揚(yáng);C/SiC復(fù)合材料抗沖擊特性及其數(shù)值模擬中的核心算法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

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9 范瑞麟;考慮沖壓歷史的高強(qiáng)度鋼汽車結(jié)構(gòu)件沖擊特性研究[D];上海交通大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：776270