直流接地极注流试验参数对地表电位分布的影响

合理准确的土壤电阻率分层模型对直流接地极极址选取至关重要.为了得到较为精确的土壤电阻率模型,工程上一般采取注流试验的方法来验证所测土壤电阻率模型的准确性.然而,在注流试验过程当中,注流试验参数的选取不当会对极址电位分布产生较大的影响.为此,本文从注流试验过程当中参数选取出发,根据湖南易安冲极址实测数据及软件仿真来进行研究,比较分析测量电极的入地深度、注流极的埋深与半径、最大电位点、测量极与回流极距离等参数的选择对地表电位分布的影响,最后发现测量极与回流极之间的间距对电位测量数值的影响较大,据此研究结论,来提高注流试验结果的精度.

雁门关直流接地极附近地表电位分布研究

随着我国特高压直流输电线路的投运,直流入地电流引起的地电位畸变及电磁干扰问题得到了越来越多的重视。不同地区由于土壤结构的差异,地表电位分布并无参考价值。为了研究雁门关换流站单极运行时地表电位变化规律,采用Wenner四电极法实测雁门关直流接地极附近土壤视在电阻率,建立了3层大地土壤水平分层模型,利用CDEGS计算接地极在额定电流下附近100 km范围内变电站、风电场、输气管道的电位分布,定量给出了地表电位随距离变化的函数关系式,并研究了注入电流、土壤电阻率、局部不均匀电阻率、埋地金属管道对地表电位分布的影响。仿真结果表明,接地极为双圆环时地表电位与距离呈幂函数下降关系,注入电流、土壤电阻率对地表电位分布影响较大,埋地金属管道、局部不均匀电阻率对地表电位影响很小,可以忽略不计。

高压互联电网极址土层参数对直流地表电位影响的研究

HVDC接地极极址选择、布置形式和地表电位的分布在很大程度上取决于土壤结构模型,对分析HVDC输电系统单极运行时交流网络受到的影响也有重要作用。笔者利用CDEGS软件对HVDC系统及交流输电网络进行建模仿真,采用不同的土壤模型,分析研究了直流输电系统以单极大地回线方式运行时,各层土壤参数对地表电位分布的影响。仿真结果表明:直流地表电位因距离接地极的远近而不同,距离接地极越远,直流地表电位绝对值越小,近似呈指数函数形式衰减;直流地表电位数值与土壤厚度近似成反比,而与表层土壤电阻率近似成正比;土壤模型及参数的选取极大地影响了地表电位仿真计算的准确性及真实性,需综合考虑计算结果的精度要求和计算过程难易程度。

采用地表电位和磁感应强度进行变电站接地网故障诊断的效果对比

为有效提高变电站接地网导体故障诊断的准确性,以某35 k V变电站为依托,基于量纲相似原理设计和定制了不规则形状的接地网模型,根据接地网模型的地表电位和地表磁感应强度的计算结果,通过模拟典型故障,对采用地表电位和磁感应强度诊断接地网典型故障的测试结果进行了对比,总结了接地网典型故障时地表电位和磁感应强度的变化规律,据此提出了基于灰色关联理论的接地网状态评价指标。结果表明,接地网导体节点处电位较高,网孔上方地表电位略低;导体上方磁感应强度较高,且激励电流注入点处的地表磁感应强度最大;所提出的接地网导体健全度评价指标可准确判断接地网故障类型和故障位置。

高压直流输电接地极地电位分布ANSYS仿真

酒泉—湖南UHVDC等工程投运后,UHVDC接地极入地电流对极址附近变电站变压器的影响很大,其原因与极址大地电阻率模型建立不准确和地表电位分布计算不够精确有关。分析了直流输电接地极对周围地表电位造成的影响,并对直流输电接地极电流场的计算方法进行了整体推导。应用有限元方法,结合ANSYS软件,建立简单的土壤模型,求解运算生成接地极附近土壤表层电位分布图,并以此为基础建立了更贴近实际工况的多层复杂土壤模型,进行了仿真分析,结果能更直观表述接地极周围地电位的分布规律。

特高压直流接地极附近地表电位仿真计算

高压直流输电系统在单极大地运行方式下,接地极入地电流会形成地表电位,引起变压器直流偏磁,进而造成变压器温升、振动、谐波以及无功扰动,影响电力系统的正常运行。为了快速、准确地计算接地极附近变电站的地表电位,首先结合酒泉-湖南UHVDC工程酒泉接地极的大地深层电阻率数据,提出基于Ansoft Maxwell有限元软件的电位计算方法;其次,分析接地极在不同电极形状、不同入地电流情况下对地表电位分布的影响程度;最后,对酒泉接地极200 km内变电站的地表电位进行计算,结果表明,当入地电流为5000 A时,接地极大范围内的变电站间地表电位差较大,计算结果可为高压直流输电运行和直流偏磁治理提供依据。

特殊土壤情况下HVDC输电线路单极模式运行时的地表电位计算

高压直流输电线路(HVDC)单极经大地回路运行产生的地表电位分布对交流输电系统有负面影响。实际情况下的土壤结构是非常复杂的。本文阐述运用目前国内外接地计算较多采用的CDEGS软件包中的MALZ模块对复杂土壤模型进行计算,分析湖泊、大型金属管道等对电位分布的影响,以总结其对地表电位分布的影响规律。

基于回声状态网络的接地网地表电位计算

现有基于地表电位的接地网故障诊断需要测量大量的现场数据,为在减少现场测试工作量的同时提高接地网地表电位分布计算的准确性,文中提出了基于回声状态网络的接地网地表电位计算方法。首先利用接地网地表电位计算结果对回声状态网络进行训练,然后根据接地网结构对其进行网孔划分,最后使用少量的现场测试数据输入到每个区域的回声状态网络模型来计算得到接地网的整体地表电位分布。计算结果与某接地网模型的试验结果表明,文中所提方法能得到特定网孔处的接地网地表电位分布计算模型,据此可得到较为准确的接地网地表电位分布,从而大幅减少了现场测试工作量。研究结果可为基于地表电位分布的变电站接地网故障诊断提供理论计算依据。

基于有限元方法的地表电位分析

针对特高压直流输电系统单极大地回路运行时会引起直流偏磁等严重后果的问题,提出用有限元方法来分析水平分层土壤的地表电位分布规律;输电线路沿途含有山川、河流、湖泊对地表电位分布的影响,以及靠近沿海地区地电位的分布情况。研究结果表明:在处理水平分层土壤模型时有限元分析的结果很好地反映了地电位分布的规律;地理环境的变化对地电位只在小范围内有一定影响,在整体上对地电位分布影响不大;沿海地区的地表电位变化明显,变化率大于非沿海区域,解释了沿海地区直流偏磁严重的原因。

高压直流输电系统接地极周围地表电位分析

高压直流输电系统大地回路运行时地表电位分布的研究,是评估地下金属管道腐蚀、变压器直流偏磁、通信干扰等不良效应受地电流影响的重要依据。利用镜像法和电磁波的折射、反射规律,推导出多层垂直和水平复合分层的地表电位的计算公式,并通过对比不同模型的计算结果,建立华东地区的3层水平带海洋大地模型。最后,通过不同模型仿真计算华东地区高压直流输电系统大地回路单极运行时接地极地表电位的分布情况,得到华东地区理想的仿真计算模型。

N层土壤模型下HVDC系统大地回路运行时ESP分布研究

分析High Voltage Direct Current(HVDC)输电系统大地回路运行时地表电位分布,是评估地下金属管道腐蚀、变压器直流偏磁、通信干扰等不良效应受接地极电流影响的前提。文中利用镜像法和电磁波的折射、反射规律,推导出N层垂直和水平复合分层的地表电位的解析公式,然后利用这个解析公式解决华东地区地表电位分布的实际问题,通过不同模型计算结果的反馈得到华东地区理想的仿真模型,最后用多项式插值将电位曲线进行拟合,得到华东地区地表电位的一般函数表达式。

考虑土壤非线性的接地网有限元分析

随着超特高压电网的出现和系统容量的不断扩大,入地故障电流也随之不断增加,此时接地装置周围土壤在散流过程中将呈现明显的非线性特性。为此,针对大幅值故障电流下土壤的非线性特性,提出一种计算接地装置特性的有限元模型。对有限元计算中的无穷边界问题引入空间坐标变换方法,通过改变介质参数将电场控制在有限范围内,在保证计算精度的基础上降低了计算量;对于由接地导体与土壤分界面处介质突变引起的病态方程,采用有限元方程的弱解形式,降低了微分方程对场量连续性的要求,加快了方程的收敛速度;针对大幅值入地电流下土壤的非线性特性,在有限元计算中令单元土壤电阻率为该单元电场强度的函数,采用非线性有限元算法加以考虑。将此模型对典型接地装置的仿真结果与相关实测及文献计算结果对比,验证了其分析接地装置非线性特性的有效性。

基于ATP-EMTP的接地网电流注入点腐蚀性能研究

为了分析接地网电流注入点腐蚀后的性能,建立了一种接地网不等电位模型。利用节点电压方程和导体之间互阻抗的关系,形成ATP-EMTP仿真等效电路。通过对接地网电流注入点处导体腐蚀断线情况下地表电位分布的仿真计算,可以看出电流注入点附近的地电位升变得很高,而且斜率很大,增加了跨步电压的危险和多点接地设备受损的可能。研究表明,接地网应重点加强电流注入点附近的强度和抗腐蚀性能。

对接地网腐蚀后性能的仿真研究

为了分析接地网腐蚀后的性能,采用场路结合的算法,建立了一种接地网不等电位模型并进行仿真计算。利用节点电压方程和导体之间的互阻关系,形成ATP-EMTP仿真电路。通过对接地网导体腐蚀变细,电流注入点附近导体腐蚀断线和接地网边沿边角处导体腐蚀断线等情况下地表电位分布的仿真计算可以看出,接地网电流注入点附近及边沿边角处导体腐蚀断线会造成接地网内部巨大的电位差。研究表明,接地网应重点加强电流注入点附近及边缘边角处的抗腐蚀性能。

±800kV与±500kV换流站共用接地极时入地电流对极址附近电位分布的影响

±800 kV楚穗直流换流站与±500 kV兴安直流换流站所共用的鱼龙岭接地极其中一回线路检修,另一回线路单极大地回路运行时,极地附近10 km范围内的电位分布决定了检修线路的检修措施;利用CDEGS软件计算了接地极附近电位分布,并与该极址投运前系统调试期间的测量结果进行了对比。结果表明:单回线路检修,另一回线路单极大地回路运行时,接地极内外环上方呈地表电位峰值,且接地极内环上方地电位高于外环,接地极外环地电位衰减迅速;跨步电压也在极环处达到峰值,但小于设计值,接触电压按标准采取措施后可满足限值要求;实测结果与计算结果基本一致;因土壤电阻率较低使得跨步电压偏高的部分区域,检修作业时应采取相应的防护措施。

对接地网腐蚀后性能的仿真研究

介绍了一种接地网不等电位模型，考虑了接地网导体之间的互阻抗，利用节点电压方程和导体之间互阻抗的关系，通过ATP-EMTP仿真得出接地网格节点的电压，进而计算出接地网上方地表的电位分布，根据接地网上方的电位分布表明接地网在腐蚀破坏的情况下应重点加强电流注入点和边缘边角处的抗腐蚀性能，为接地网的建设提供了建议。

直流深井接地极接地电阻的人工布线测量

深井接地极因占地面积小,选址容易的优点,具有很高的工程实用价值。由于单根深井接地极最大对角线距离不到1 m,明显不宜直接采用规程推荐的5倍对角线距离人工布线测量接地电阻。为此,文中建立了直流深井接地极模型,仿真计算了其接地电阻和地表电位分布,基于之提出了电流极距离要求;建立了深井接地极注流、电流极回流的模型,研究了接地电阻测量过程中深井接地极和电流极共同作用下的地表电位分布规律;结合深井接地极接地电阻的仿真计算值,分析获得了电压极的布置要求。改变电流极和电压极的位置,研究了测量误差与布线距离之间的关系,提出了深井接地极接地电阻测量的电流极和电压极布置方案。采用研究获得的方案对深井接地极接地电阻进行了实测,验证了方案的有效性和准确性。最后,分析了深井接地极与水平及垂直接地极接地电阻测量的异同,为类似深井接地极接地电阻测量以及相关标准修订提供了参考。

公路路基导体对城市变电站接地阻抗及其测量的影响

城市变电站附近部分公路的路基会采用埋设钢筋网格的方式,这些金属路基会改变临近变电站的接地阻抗和附近的地表电位分布,并对变电站接地阻抗的测量产生影响。文中建立了公路路基导体存在条件下,临近城市变电站的接地阻抗计算模型,并在此基础上,建立了接地阻抗测量的仿真模型,计算了不同影响因素下,用夹角法测量变电站接地阻抗的测量误差。结果表明,在一定土壤条件下路基导体对变电站理论接地阻抗的影响可达31%;在距离路基边界20 m范围内,路基导体对公路沿线地表电位升的影响可达80%;推荐在实际测量时,根据变电站所处区域的土壤电阻率及土壤反射系数测量反演结果,确定对应的电流极、电压极与路基边界的间距,以选择合适的电极布置位置。