计及铁磁材料饱和特性的地网接地阻抗的计算

为了解决因钢材磁导率的非线性使得接地网接地阻抗的计算较为困难的问题,基于矩量法和场路结合的思想,提出了一种计及钢材磁导率饱和特性的接地网接地阻抗计算方法。该方法考虑了接地导体的电阻、自感和导体间的互感,在自感的计算中考虑到钢材磁导率的非线性特性,并分析了大型钢材地网工频接地阻抗。计算结果表明,大型钢材地网工频接地阻抗随经地网入地故障电流的增大而减小。采用几A至几十A测量电流测量得到的地网接地阻抗明显高于较大故障电流下的接地阻抗。     

基于禁忌搜索的接地网故障诊断

为了诊断接地网腐蚀情况,提出了一种基于禁忌搜索算法的接地网故障诊断方法。采用轮换激励位置和每处激励多处测量的方法,使可及节点得到更充分利用,观测信息显著增加。以可及节点间测量电压与估计电压偏差的平方和最小为适配值函数,以各个支路电阻的原始设计值为初始解,以支路电阻为禁忌对象,对各支路分别以某个确定步长增加和减少支路电阻的策略进行邻域搜索,并运用全局形式的藐视准则。对一个60支路的实验接地网分别选择15处以10A直流电流源进行激励,分别测量89处电压,运用提出的方法进行数据分析和故障诊断。结果表明,提出的方法可行,且具有对测量误差敏感性低的特点。     

基于矩量法的接地网接地电阻计算

矩量法是一种适用于任意结构接地网接地参数精确计算的方法,但是在应用矩量法计算接地网接地电阻及其他参数时,特别是在计算非均匀土壤接地参数时,由于需要使用格林公式进行互阻计算,往往计算量十分巨大,不便于使用计算机进行软件实现.基于此提出一种新的优化算法,将矩量法与MATLAB算法结合,从而节省了计算时间,并提高了计算精度,适用于多层土壤和不规则接地网参数的数值计算.     

A fast and accurate analysis of grounding resistance of a drivenrodbed in a two-layer soil

A moment method of the Galerkin (variational) approach is applied to analyze the grounding resistances of driven rodbed of various configurations. Using this approach the resistance of a rodbed of N rods in two-layer soil requires only a matrix size of 2N×2N (two segments for each rod). The error in the calculated resistance is less than 4% compared to the resistance calculated by point matching moment method of large number of segmentation for each rod. The efficiency due to a small matrix with high accuracy allows an extensive parametric analysis of the rodbed. The study shows that a precise placement of the rods is not necessary to maintain a given resistance     

垂直接地极的降阻性能研究

接地网是保证变电站安全的重要设施,垂直接地极是变电站降低接地电阻的常用措施之一。文章选取110kV、220kV、500kV和1000kV电压等级变电站中的典型接地网进行仿真研究。对于均匀土壤,从接地网面积、垂直接地极长度、根数3方面研究了垂直接地极的降阻效果,并引入了垂直接地极长度与接地网对角线长度的比值来描述不同面积接地网中垂直接地极的降阻效果;对于双层土壤,将接地网分为大面积和小面积两类,研究了反射系数和上层土壤厚度对垂直接地极降阻效果的影响。研究结果表明,长垂直接地极对于所在土壤存在下层低电阻率的接地系统尤其有效。     

计及地线耦合的利用架空线路测量接地网接地阻抗的方法

在利用架空线路测量接地网接地阻抗时,未断开接地网与架空地线的连接构架会使通过接地网流入大地的电流小于实际注入电流,且经过地线的分流电流由于架空地线与相线间的电磁耦合效应会在线路中产生干扰电压。因此提出在测量接地网对地电压和实际注入电流时,同步测量地线电流以减小分流效应造成的误差;并通过多次测量的数据建立数学模型进行计算,以减小测量线路与地线的电磁耦合效应产生的感应电压对接地阻抗测量产生的影响。仿真结果表明,在电压极之前的杆塔与地线绝缘或者直接相连的杆塔数目较少的情况下,所提测量方法能有效减小用架空线路测量接地网接地阻抗时地线分流造成的接地阻抗测量误差。     

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。     

A solution for an infinite electrical network arising from various physical phenomena

A procedure for determining the currents and voltages in a square or cubic grounded grid, wherein the grounding conductances can differ in quite arbitrary ways, is presented. Such a semi-infinite electrical network is of practical importance, for it arises naturally from the discretization of a number of physical phenomena. There are very few classes of infinite electrical networks for which computational methods of solution exist; the present work adds one more class to that brief list.     

An Improved Algorithm of Grounding Grids Corrosion Diagnosis Based on Total Least Square Method

A new model considering corrosion property for grounding grids diagnosis is proposed,which provides reference solutions of ambiguous branches.The constraint total least square method based on singular value decomposition is adopted to improve the effectiveness of grounding grids' diagnosis algorithm.The improvement can weaken the influence of the model's error,which results from the differences between design paper and actual grid.Its influence on touch and step voltages caused by the interior resistance of conductors is taken into account.Simulation results show the validity of this approach.     

一种改进的接地网故障诊断算法及测试方案评价

为了提高接点网故障诊断精度，提出一种改进的接地网故障诊断算法，采用在可及节点中轮换电流源激励的位置和每处激励时多处测量节点电压的方法，充分利用了可及节点并显著增加了方程的个数，建立了反映各种激励条件下支路电阻变化量与可及节点电压变换量之间的非线性关系的增广故障诊断方程，该方程的求解采用迭代的方法逐步用线性方程来逼近非线性方程，采用优化方法求出迭代中的线性方程的最小二乘意义的最优解。根据归一化增广故障诊断方程中行向量间的距离得出独立方程的个数，并以此作为对测试方法进行定量评价的依据，还讨论了电压的量测误差对支路电阻诊断结果的影响，对实例的计算、分析和测试表明，提出的方法是可行的。     

1 000 kV特高压变电站接地系统的设计

特高压系统的电压等级高、容量大,接地短路电流将相当大,为确保电力系统的安全、可靠运行,对接地系统的要求将更加严格。结合晋东南特高压变电站短路电流分流系数变化曲线,提出了变电站接地电阻的设计取值方法。采用电磁场数值计算方法对分层土壤中接地系统的电气参数进行计算。分析表明,晋东南变电站采用水平地网可以将地电位升控制在5 000 V以内,但接触电压较大,超过了安全限值,探讨了应用深垂直接地极降低接触电压的效果,以及水平接地网的均压优化布置对接地系统接地电阻、接触电压和跨步电压的影响。最后给出了1 000 kV晋东南特高压变电站接地系统的设计方案以及二次电缆屏蔽层的接地方式。     

变电站接地网对附近建筑物接地网和直埋金属管道的阻性耦合分析

利用矩量法定量地分析了变电站接地网对附近建筑物接地网和地下直埋金属管道的阻性耦合，获得了建筑物及管道在不同距离不同位置情况下的阻性耦合影响曲线。研究表明：当变电站接地网与建筑物接地网的尺寸一定时，前者地电位随二者之间的距离的增加而升高；当变电站接地网与建筑物接地网之间的距离一定时，二者的电位随建筑物接地网的尺寸的增大而减小；当有管道时，情况与上相似，但当管道垂直于变电站接地网放置时，其对变电站接地网电位的影响很小。在此研究基础上，提出了相应的防护措施，可为城市变电站接地网设计和城市规划提供一定的理论依据。     

Transient performance of grounding grids

An analytical method to determine the transient performance of grounding grids is presented. In the proposed method, the leakage current to ground of each element of the grounding grid is represented more realistically than by considering the grid as an equivalent circular plate. Vertical ground rods of the grid are also considered. The maximum voltage to which a station grounding grid is raised due to incident impulse current can be determined. This is an important criterion in evaluating the transient performance of substation grounding grids which are generally designed from the point of view of power frequency fault currents. It has been found from both analytical and field studies that, in cases where impulse current injection is at the corner of the grid, the voltage induced and hence the impulse impedance are the highest. If the impulse current is incident at any other location within the grid, the grid exhibits a lower value of impulse impedance. Comparison of analytical results and field results shows good correlation for maximum induced voltages and impulse impedances     

利用架空线路测量接地装置接地电阻的误差研究

笔者分析了利用架空线路作为电流、电压线测量接地网接地电阻的误差来源,指出了线路的架空地线未与地绝缘是产生测量误差的根本原因。通过建立数学模型研究了变电站接地电阻值、电流回路电阻值、杆塔接地电阻值、架空地线类型的改变对接地电阻测量误差的影响;指出接地装置对地电压测量偏差主要受架空地线的短接范围的影响。为了减小大电流法测量接地装置接地电阻的误差,应当令测试范围内架空地线对地绝缘或采取人工放线的方式。     

水平分层土壤中矩形混凝土任意形状复合接地网电阻的计算

对水平分层的多层土壤，先使用等效电阻率的方法，将水平多层土等效为二层土壤，然后对矩形混凝土内任意形状的复合接地网的接地电阻，提出2种处理方法，第1种方法是建立分界面上的积分方程，然后用矩量法离散，并用有限面积来代替二层土壤无限大分界面进行求解．第2种方法是用无穷多个镜像代替二层土壤的作用，将二层土壤中的基础接地问题化为均匀土壤中的基础接地问题进行求解．应用静电场和恒定电流场的相似性，论述了第1种方法的实现过程，包括积分方程的建立，矩量法离散，奇点的处理，以及离散后的代数方程式等．编制了能计算矩形混凝土内任意形状复合地网接地电阻的程序，用文献[1，2]的计算结果，检验了方法的正确性．     

控制电缆屏蔽层接地方式的抗干扰分析

国内外对于控制电缆屏蔽层应一端接地还是两端接地仍存在很大的争议.从分析地电位升高的危害和控制电缆屏蔽层接地的作用入手,通过比较不同接地方式下引起地电位干扰的2种地网电流对控制电缆的感应电压的大小,得出两端接地时的干扰电压比一端接地时要小.因此控制电缆应采用屏蔽层两端接地的方式.     

可及节点偏移对接地网故障诊断影响及修正

因接地引下线就近归算到网络交叉点上造成可及节点位置偏移,会对故障诊断产生影响,故采用蒙特卡罗法随机设置支路电阻向量作为样本,分析了该偏移对支路电阻诊断准确性和可测性的影响,还提出了一种基于禁忌搜索的修正方法,将可及节点位置偏移时的诊断结果作为禁忌搜索算法的初值,以观测电压向量与修正后电压向量之差的二阶范数最小为目标函数,对可及节点位置偏移造成的影响进行修正,并对修正效果进行定量评价。以一个60支路的实验接地网的验证结果表明,该方法可行且即使在支路导体存在一定程度不均匀腐蚀条件下,仍能收到较好的修正效果。     

A formula for resistance of substation grounding grid in two-layersoil

A simple and accurate formula for calculating the resistance of a grounding grid buried in two-layer soil, is proposed in this paper. The formula is derived from the image theory and a novel synthetic asymptote technique. The resulting formula is dependent on both the substation grounding grid design parameters (such as grid size, number of meshes, grid-conductor diameter, grid depth, etc.) and the soil parameters (such as the resistivities of the upper and lower soils). The resistances calculated using the proposed formula are compared to the resistances obtained from a detailed numerical method and the agreement between the results is very good     

Numerical Simulation of Currents Distribution Along Grounding Grid Buried in Horizontal Multi-layered Earth in Frequency Domain Based Dynamic State Complex Image Method

A new mathematical model for accurately computing currents along a grounding grid buried in a horizontal multi-layered earth model has been developed in this article, which is a hybrid of Galerkin’s method of moment and the conventional nodal analysis method; the propagation effect of an electromagnetic wave has been considered. The dynamic state complex image method and closed form of Green’s function of a dipole or monopole in the multi-layered earth model are introduced to enhance efficiency of the method calculation; meanwhile, an analytical formula for mutual induction and impedance coefficients calculation have been adopted to accelerate the calculation. Finally, some numerical results about the distribution of an electromagnetic field and currents along a grounding grid have been discussed, and some conclusions have been obtained.     

特高压气体绝缘开关设备接地系统环流计算与分析

特高压系统电压等级高、容量大,壳体环流和地网环流相对很大,在稳态运行下产生相当大的环流损耗.结合我国某特高压开关站,根据电磁互感器的基本原理,提出了气体绝缘装置(gas insulated switchgear,GIS)/混合气体绝缘装置(hybrid gas insulated switchgear,HGIS)外壳仿真计算等效电路模型.采用Π型等效电路表示接地体单元,运用数值计算方法对接地系统的电气参数进行优化计算.分析表明,采用双层水平地网可以将主地网环流控制在20 A 以内、次地网环流控制在700 A 以内,但相应的短接线电流较大.分析了壳体参数对壳体环流的影响,得出了深垂直接地极和短接线降低地网环流的效果,并提出了最佳的设计方案.最后给出了特高压接地系统各部分的环流值及相应的温升数据