直流输电工程接地极土壤热特性测试

针对直流输电线路接地极工程,探求一种可靠、高效、低成本的土壤热特性测试方法。采用近年来国内外研究土壤热特性的新方法—线热源双探针法,阐述该方法的原理,引进美国双探针传感器构建土壤热特性测试系统,在直流输电线路接地极选址中应用。     

基于CDEGS软件的直流接地极系统设计研究

在分析直流接地极设计过程中的设计参数的基础上,基于CDEGS软件系统,搭建了直流接地极仿真模型;考虑入地电流、跨步电压、最大允许温升等限制因素后,在同一初始条件下,设计了6个比选方案,指出直流接地极内外环半径最优比例为0.73,通过对比施工量、经济性、跨步电压、面电流、线电流密度等选出设计最优方案。     

圆环形直流接地极接地电阻的简化计算

以国外学者提出的“等值镜象法”为基础,给出了双层土壤中圆环接地极接地电阻的简化计算公式,并以武汉水利电力大学编制的接地参数通用计算程序（CGP3）为基准,对该简化计算公式进行了验算。结果表明,该公式具有较高的计算精度。     

高压直流无接地极运行实现方法

接地极为直流输电系统大地回线运行方式提供电流回路,随着直流输电通道的密集增加,由接地极入地电流引起的油气管网腐蚀、变压器偏磁等问题逐渐增多,严重时将影响电网正常运行方式。文中提出了使用站内接地网代替接地极,直流系统以无接地极方式运行的方案,主要通过直流的控制和保护逻辑来实现。以南方电网±800kV普侨特高压直流工程的实际应用为例,分析了高压直流无接地极运行方案的关键技术难点,设计了通过控制保护核心逻辑修改来实现无接地极运行的方法,并利用实时数字仿真(RTDS)系统对方案进行了仿真验证。改进后的控制保护逻辑已在实际工程实施,效果良好。     

垂直型直流接地极散流特性试验研究

垂直型直流接地极占地面积小,能将电流导入地底深处,有利于改善跨步电压和接触电势,对环境影响小,是一种可行的新型直流接地极布置方式,但垂直型接地极存在散流分布不均匀的问题。用接近实际工程的方法埋设了3根垂直型直流接地极,并注入直流电流,模拟接地极真实运行环境,对其散流特性、电流分配、接地电阻、跨步电势和利用系数进行了测量。试验表明,接地极散流不均匀,下部散流大于上部,且存在明显的端部效应,但由于其将电流导入地底深处,有效地改善了跨步电势;多根并联接地极间的电流分配受接地极之间的屏蔽作用和接地极接地电阻的共同影响;试验测得的利用系数与理论计算值具有较高的吻合程度,验证了理论计算方法的准确性。     

直流输电分布式接地极建模与应用

为改善目前直流接地极的性能,提出了分布式直流接地极的2种仿真计算模型,使用算例与标准接地软件CDEGS作验证,并分析了交流电网对分布式接地极入地电流分配的影响。实例分析表明,交流电网对分布式接地极入地电流分配关系会有轻微影响。以湖北和广东电网为例说明了分布式接地极的实际应用方案,使用分布式接地极后,地表电位局部集中的问题得到一定程度上的改善,交流电网内变压器直流偏磁风险有所降低。分布式直流接地极可以提升接地极性能和均衡直流电流分布,随着我国直流输电工程的大量建设,分布式接地极具有一定的应用前景。     

华新换流站直流接地极对中性点接地变压器的影响

对中性点接地变压器的影响因素包括多个, 其中最主要的是地电位升。通过直流接地极对中性点接地变压器影响的各个参数和其变化范围以及各参数相互关系的分析, 得出结论: 由于各影响因素本身的不确定性, 导致目前各种影响评估计算方法都存在偏差, 因而不能作为是否采取保护措施的依据, 应根据运行后实际情况考虑是否采取保护措施。     

土壤电阻率的温度特性及其对直流接地极发热的影响

为了更准确地分析接地极的发热情况,确保接地系统的安全运行,通过土壤温升模拟试验,获得了土壤在一定温度范围内的电阻率与温度、含水量的变化规律,试验结果表明:当温度较高时,土壤水分蒸发加快,土壤电阻率迅速增大,并呈指数上升。基于试验结果,结合电流场理论及传热学原理,建立了简单直线型接地极的发热仿真模型,从仿真结果中发现:土壤电阻率的变化会影响接地极表面的散流分布,从而改变接地极附近土壤的温度分布。对比传统计算模型中将土壤电阻率视为恒定的情况,该模型计算结果说明接地极附近土壤温升速度更快。试验及仿真结果说明,计算时考虑土壤电阻率的温度特性对接地极发热的影响,将有利于接地极的安全设计和维护。     

直流接地极及杆塔接地网附近电磁场的有限元分析

高压直流输电系统处于单极大地回线运行方式时,有很大的直流电流通过直流接地极流入大地,这将造成接地极本身及附近输电杆塔接地网的腐蚀。在理论分析接地极和杆塔接地网电磁场的基础上,应用有限元分析软件COMSOL Multiphysics,以德宝直流输电工程千阳接地极为例,建立了多层大地土壤结构下的直流接地极和杆塔接地网数值模型,添加相关边界条件,进行网格划分处理,计算分析了接地极地表电位分布规律,并对杆塔接地网附近电位及泄漏电流密度进行了研究,结果发现:接地极地表电位沿径向距离逐渐降低;杆塔接地网本体上的电位最高,接地网的射线末端泄漏电流密度最大,射线首端的泄漏电流密度最小,接地网矩形与射线的连接处电流密度有突变。该研究对掌握直流接地极及杆塔接地网周围电场分布情况和腐蚀规律,具有重要的意义。     

瞬态热带法热物性测试技术中加热功率的选取

根据瞬态热带法的基本原理,对实验测量中加热功率的选取进行了系统分析,提出了相应的选取方法。通过对被测材料的导热系数进行初步估计,采用查图法选取恰当的加热功率,可避免因加热功率选取不合理而影响导热系数的测量精度。通过对不同种类材料的测量,验证了方法的有效性。研究结果同时表明瞬态热带法更适合于测量导热系数小于2 W/(m·K)的绝热材料、建筑材料、散体及液体材料,而不适合测量金属材料的导热系数。     

地形结构及参数对特高压直流地电流散流特性的影响分析

直流接地极注入电流会对周边电力设施产生不利影响,而地形结构是特高压直流地电流散流特性的重要影响因素。为此,根据接地极极址的不同情况,分别建立了水平双层及复合分层的地形结构。首先,由镜像法和行波法消除了土层间的界面效应,进而推导出一种求解地中电流密度的简易算式,形式简单,易于大规模编程计算。其次,通过软件建模仿真,验证了提出的算式的准确性及可行性。最后,依托工程案例,研究了地形结构及参数对直流地电流散流特性的影响规律。提出的算式可用于特高压直流地电场的计算,对于深层土壤电阻率的测量、交流系统及埋地设施的选址均有一定的指导意义。     

饱和水土壤电阻率温度特性及对直流接地极温升的影响

针对土壤含水量较高的区域直流接地极温升特性不明的问题,对不同类型的土壤进行了水饱和温升电阻率测量。并在此基础上建立了饱和水土壤接地极的电热耦合有限元模型。通过算例与未考虑含水饱和土壤电阻率温升效应的仿真结果进行对比,发现其温升结果明显偏低,随着电流注入时间的增加,电极温升曲线的饱和度变得更加明显。最后进行了饱和水土壤垂直电极的温升试验,验证了耦合模型的可靠性。实验和仿真结果表明,考虑饱和水土壤温度特性可使计算误差降低31.84%。因此,结合饱和水土壤电阻率温度特性对接地极进行温升计算,能更大程度的保证计算的准确性。     

坐标组合法对直埋电缆与土壤界面温度场的数值计算

高压电力输送在城市一般都采用地下电缆的形式。为确保电缆能够安全 ,正常的工作 ,采用精确的方法预计地下电缆的载流量与热特性是很有意义的。本文采用有限差分法 ,用坐标组合的方式对土壤区域和电缆区域分别进行计算 ,最终可以确定任意敷设方式下电缆允许的载流量。计算与实验结果进行比较 ,认为完全可以满足实际需要。     

考虑大地影响的直线法测量大型地网的接地阻抗

在使用直线法测量大型变电站（厂）地网的接地阻抗时,由于地网敷设面积广泛导致周围土壤电阻率存在不均匀分布,使得测量时零电位点难以选取;另外由于电压、电流测量引线平行距离较长导致二者之间通过大地耦合得到的互感阻抗值较大,相对于地网本身的接地阻抗不能被忽略。这两方面的影响会导致直线法测量误差增大。提出一种考虑不均匀土壤电阻率和互感抗影响的大型地网接地阻抗测试新方法,通过电压极多点测量数据拟合找到准确的零电位点和对应的电阻分量值,通过对不同共线长度下的电感分量数据进行拟合计算,剔除测试数据中的互感抗分量。通过CDEGS软件进行仿真,验证了实测数据和仿真数据相差不超过5%,说明以上方法可有效地消除土壤不均匀分布及测试线互感对接地阻抗测量值的影响量,提高了测量的准确性。     

多层水平土壤地表电位分布的仿真分析

直流输电入地电流可能在交流系统内分布,对变压器和电网安全运行造成一系列不良影响。地表电位（ESP）分布是直流分布的重要参数,为提高数值计算的精度,基于矩阵束方法提出了一种求解格林函数的高阶复镜像法。算例证明了接地标准软件CDEGS在求解奇异格林函数时存在缺陷,高阶复镜像法克服了过往方法的不足,可以精确求解任意参数多层水...     

OPGW与普通地线构成的双地线系统中单相短路电流分流的计算

单相短路电流分布的准确计算对输电系统的安全有重要影响。文中说明了双侧消去法的特点,采用回路法对短路电流分布进行了量化计算和算例验证,将计算结果与双侧消去法的结果进行了比较,讨论了普通地线绝缘间隙不击穿情况下短路电流分布的变化。结果表明:回路法得到的短路电流分布与双侧消去法的结果一致,证明了采用回路法计算的结果是正确的;假定绝缘间隙不击穿时,相应线路段的光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)要承受更大的电流,为实现OPGW与普通地线匹配,降低实际线路成本,绝缘间隙整定时,确保绝缘间隙击穿有重大的现实意义。