高压直流接地极多场分布特性及影响规律研究

针对直流接地系统所承受的工作电流过高对接地极的安全运行、人畜安全和地下金属管道设施安全运行构成严重威胁问题,基于等效镜像法与有限元法叠加的方法对复合分层土壤中埋设的环形接地电极周围实际电位进行求解。推导了接地极电流场与温度场之间的交互作用影响;分析了接地极埋深对于地面电位分布及接地特性的影响。结果表明,接地极埋地深度与周围电位和接地电阻阻值成反比,与接地极温升成正比。     

圆环形直流输电接地极电流场分析

详细分析了单圆环，三圆环直流输电接地极的电流场分布，深入探讨了接地极埋深，土壤参数等因素对电流场的影响，得出了若干重要的结论。     

直线形直流输电接地极电流场分析

在用点匹配法计算直线形直流输电流地极表面溢流密度的基础上，全面计算分析了其周围电流场分布，附带地，还对三直线直流接地作了简要的分析。     

高压直流输电陆地接地极设计—关于地面电位和跨步电压分布的计算

当强大的直流电流经接地极注入大地时，极址附近地面产生跨步电压，大地电位升高。本文根据实际工程的特点，讨论了地面跨步电压和电位升高计算问题，为设计接地极和确定对环境的影响提供了比较精确的计算方法。     

直流输电接地极的接地电阻计算

鉴于直流输电接地极接地电阻采用经典公式法与有限元法计算存在一定的缺陷,本文介绍一种概念清楚、计算简单、结构准确的“等效”法求解接地电阻,经在工程中应里,得到了较满意的效果,现一并介绍供参考。     

高压直流输电接地极电流场相关问题研究

介绍了高压直流接地电流场相关概念,主要阐述了接地、入地电流和跨步电压及其相关指标;指出在接地极设计过程中,应考虑接地极周围土壤电阻率、相关接地参数的计算以及接地极型式选择等方面的问题;阐述了高压直流输电接地极入地电流产生的电流场对变压器和系统交流电网的偏磁影响、接地极装置及地下金属管网的腐蚀以及对电气化铁路的电磁影响,并概述了相应的抑制措施,包括进行变压器及交流电网直流偏磁的治理,地下金属管网及接地装置腐蚀的防护,同时也探讨了共用接地极模式的可行性;最后指出了建立大地二维乃至三维电场模型的重要性,指出只有考虑大地横、纵向差异,更精确地了解大地电性结构,进而准确地计算直流接地极周围地电流场分布,才能更好地满足我国建设超特高压直流输电工程的要求。     

特高压直流输电接地极大地电阻率测试研究

在特高压直流线路的送、受端,与换流站配套的接地极承担着单极运行时形成大地回路的电极作用,其选址、设计对整个线路的安全运行极其重要。接地极的设计包括接地电阻、跨步电压等计算均需要准确可信的地层电阻率资料。特别是在锦屏-苏南线路同里换流站庙泾接地极及溪洛渡-浙西金华换流站金丝接地极单极运行引起附近变电站偏磁报警事件之后,对接地极深部(地下50 km)地层电阻率的测试尤显重要。针对设计方的要求,根据几种物探方法的应用条件及其主要的优势、劣势,提出了一套测试方法的组合,即用常规对称四极了解极环埋深处(地下3~4 m)和300 m以浅地层的电阻率分层,用可控源声频大地电磁(CSAMT)了解300 m~3 km地层电阻率,用大地电磁(MT)了解3~50 km地层电阻率。实践证明该方法组合既很好满足了设计需求,也具有较好经济性和可操作性,可以在一定范围内推广。     

直流输电接地极附近地下金属管道电流的分析

在应用矩阵法计算分析HVDC直线形接地极的地中电流场的基础上,采用金属管道的传输线型等值模型,分析了埋设于单层均匀土壤中的HVDC直线形接地极的地中电流对地下金属管道、电缆等的影响。着重探讨了管道走向、管道涂层、管道到接地极的距离等因素对管道所受腐蚀的影响,并得出若干相应的结论。     

HVDC 直线型直流接地极端部三维电流场有限元计算

采用有限元法对ＨＶＤＣ直线型直流接地极端部三维电流场进行了计算,提出了极体端部形状的优化方法,并指出解决端部溢流密度过分集中等问题拟采取的措施。     

基于ANSYS的陕北换流站直流接地极地电位分布计算

在特高压直流输电（UHVDC）工程规划设计阶段需要进行地表电位的分布计算,参考了陕北换流站工程中府谷大柳树墕村接地极大地电磁测深（MT）法实测的大地分层电阻率数据,建立了6层大地土壤分层模型,并应用ANSYS计算了在额定运行工况下接地极方圆100km范围内的大地电位分布。结果表明,接地极方圆2km范围内地电位下降迅速,不应规划建设电力、通信、铁道及管道等设施。所得陕北换流站地区已建及远景规划的各变电站及电厂的地电位分布结果,可对陕湖特高压直流输电工程单极运行调试提供参考。     

N层土壤模型下HVDC系统大地回路运行时EPS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。本文利用镜像法和电磁波的折射、反射规律,创新地推导出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。     

特高压直流接地极周边断裂结构对地表电位分布的影响研究

为了提高复杂地质条件下接地极选址的合理性,避免直流系统单极大地运行时入地电流对交流电网产生不利影响,针对特高压直流接地极周边典型断裂结构建立复合土壤地质模型,将行波法与镜像法相结合推导地表电位计算公式。运用Matlab仿真平台比较了水平和复合两种土壤地质模型下的地表电位分布情况,研究断裂及其参数影响下的地表电位分布规律。结果表明:复合土壤地质模型下地表电位更接近实测值;大区域内断裂到接地极距离对地表电位影响较大;接地极近区应主要考虑断裂处电阻率的影响。该结论对接地极选址及预防直流偏磁都有重要意义。     

基于有限元方法500kV交流输电线路表面电场强度的研究

本文基于有限元方法详细讨论了500 kV交流输电线路导线表面电场的分布规律,并定量分析了线路参数及导线表面特性对导线表面最大电场强度的影响.结果表明,线路采用多分裂、大截面、倒三角布置方式,可以降低导线表面电场强度;不光滑导线将导致导线表面电场增大.     

Characteristics of vertical earth potential difference signals

A modified measurement method to observe the electric earth potential difference is proposed in order to reduce the unnecessary signals induced by artificial and natural earth current sources. With this method, the potential difference is measured as the voltage between two electrodes that are buried in different vertical positions beneath the ground. We evaluated this method at four sites under different measurement conditions and we discuss the characteristic features of the three types of observed signals: (1) Horizontal earth potential difference signals appear according to the current induced by variations in geomagnetic fields. Vertical signals, however, do not appear because there is no induced vertical current. (2) After heavy rainfall the characteristic quasi-periodic pulse train signal occasionally appears. However, no such signal can be found in the horizontal direction. (3) Pulse signals appear with exactly the same period that could be expected to be caused by artificial current sources from structures and buildings. Consequently, in order to use this vertical observation method effectively, we should choose a location where the ground surface is as level as possible and which is as far as possible from current source points. © 1998 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 123(1): 23–31, 1998     

基于有限元法的换流阀水路系统电场分析

在高压直流输电工程中,换流站阀塔内冷水系统会出现漏水故障,严重影响特高压直流输电的稳定性。针对该类漏水故障问题,从阀塔内冷水回路场强因素考虑,采用有限元仿真和实验的方法,搭建了仿真所需的阀塔内冷水回路三维模型和水路局部模型,根据阀塔运行条件对内冷水系统作了电场仿真分析,同时设计了验证实验进行探究。仿真结果表明,内冷水系统回路的冷却水管表面场强部分大于空气击穿场强,等电位线会影响冷却水管周围电场。实验证实在一定条件下等电位线与冷却水管间会有明显放电现象,研究内容为阀塔漏水事故原因分析提供了参考依据。     

三芯电缆载流量及温度场计算的有限元法

针对直埋方式的三芯交联聚乙烯（XLPE）电力电缆利用有限元法能任意布置结点和网格的特点,建立了地下电缆温度场计算模型,阐述了其计算原理.通过实例计算结果与实验数据对比表明,采用有限元法分析电力电缆载流量和温度场切实可行,且计算精确度高.     

高压直流输电直流侧谐波电流计算

为计算高压直流输电工程的等效干扰电流,详细描述了给定两侧三脉动谐波电压源情况下如何计算沿线各次谐波电流的一套计算流程,包括直接流过直流极导线、接地极线路的谐波电流和感应到直流线路、接地极线路地线中的谐波电流。该计算流程分为2步:第1步,将直流侧系统作为一个整体用求解一般性电网络的节点分析法计算,在计算节点导纳矩阵时,直流输电线路作为一个网络元件采用全相耦合模型;第2步,在求得直流输电线路端口上的谐波电压之后,将直流线路分解为正序与零序网络,分别计算沿线各次谐波电流的正序与零序分量,然后再将正序与零序分量合成为整体谐波电流。在同等条件下,比较该算法的结果与电磁暂态仿真程序PSCAD/EMTDC的结果,两者基本一致,验证了所提算法的正确性。     

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。     

水轮发电机定子三维温度场的有限元计算

建立水轮发电机定子三维温度场计算的数学模型和泛函,用有限元法对水轮发电机定子1／2轴向长度的三维温度场进行求解,得到任意一个截面及沿轴向方向的温度分布曲线。对一台320MW的水轮发电机进行计算。结果表明,定子最高温度值与实测值基本相符。     

水轮发电机转子三维温度场的有限元计算

建立水轮发电机转子三维温度场计算的数学模型,用有限元法对水轮发电机转子1／2轴向长度的三维温度场进行求解,给出任意一个截面的温度分布曲线。对一台320MW的水轮发电机进行了数值计算。结果表明,最高温度值与实测值基本相符。