应用磁感应强度诊断接地网故障的试验研究

为进一步提高变电站接地网导体断点故障的诊断准确度,基于测量接地网地表面磁感应强度的诊断方法,以某35 kV变电站接地网为原型设计和定制了接地网试验模型,对接地网发生导体变细、断裂和脱焊等典型腐蚀故障下的磁感应强度及接地电阻进行了测试分析。试验结果表明:接地网在正常情况与典型腐蚀故障下的接地电阻基本保持不变,而地表面的磁感应强度则随导体状态的变化有明显改变。接地网导体变细时,故障支路的地表面磁感应强度下降明显;接地网存在断裂与脱焊故障时,故障处的地表面磁感应强度则接近于0,但与之相邻的正常支路的地表面磁感应强度则有不同程度的上升。研究结果可为有效诊断因接地网腐蚀而引起典型接地网故障提供依据。     

青藏铁路接地网设计中的遗传优化神经网络

为了提高青藏铁路变电站接地网设计准确度,同时解决CDEGS软件价格高,运算、操作复杂的问题,建立了用于青藏铁路接地网设计的遗传优化神经网络。首先分析了影响接地网接地电阻的主要因素,提出了接地网电阻系数的概念,根据CDEGS软件数据建立了求解接地网接地电阻的BP神经网络,为了提高网络的计算精度,根据青藏铁路接地网的实际情况确定了接地网网格数、长宽比和面积的选择范围,采用遗传算法对BP神经网络的训练过程进行优化。通过与实际计算对比表明,该遗传优化神经网络具有较高的准确性和可信度,且简单易行,可代替CDEGS软件,为青藏铁路沿线变电站接地网的设计提供帮助。     

变电站接地网电磁诊断法的试验研究

为进一步提高变电站接地网故障诊断的准确性,本文以某实际35 k V变电站接地网为研究对象,通过模拟接地网导体腐蚀、断裂、虚焊等典型故障,对接地网正常与典型故障下的地表电位和磁感应强度进行了测试分析。试验结果表明:接地网导体出现不同故障类型时,地表电位和磁感应强度呈现出不同的变化规律,综合分析接地网的地表电位和磁感应强度可较为准确地实现变电站接地网故障诊断及故障类型识别。接地网存在混合故障时,故障导体地表电位和磁感应强度变化规律与单一故障的情形类似,但变化幅度更大。研究结果可为变电站接地网的故障诊断提供重要依据。     

接地网上各引下节点间电阻值的测量及故障诊断

当一个发电厂或变电站的主接地网建造完成后,接地网的各项性能指标可认为是一固定值,接地网上固定的点之间的电阻是一定的.接地网可看成由若干个电阻构成的网络,而接地网上存在许多与地面上的电气设备连接的接地引线,这些引线就是这个网络的许多个节点,提供了测量点.当环境变化时,例如某两个节点间发生了腐蚀,导体截面变小,甚至出现断点,节点间的电阻值就会发生变化.基于上述原理,利用计算网络可计算出各段导体、各节点间的电阻值,测量各接地引下线电阻值的变化情况,通过对比分析,就可判断出接地网中某段导体是否出现腐蚀甚至断裂情况.     

基于二进制遗传算法的接地网导体缺失诊断

接地网的施工属于隐蔽工程,缺失导体的情况普遍存在,严重影响了接地网的完整性,威胁着地网的安全可靠运行。为了准确检测地网的完整性,建立了接地网导体缺失诊断的多维背包数学模型,并利用二进制遗传算法对模型进行了求解,编制了相应的MATLAB程序。以重庆110 kV典发变电站实际接地网(41个节点、61条支路)为例进行了仿真实验。实验结果表明,对于无腐蚀导体的新建地网,诊断结果既无漏诊支路也无误诊支路;对于有腐蚀导体的旧地网,诊断结果虽无漏诊支路但有误诊支路,其原因是由于腐蚀支路的存在,在仅有假设导体缺失支路不存在的情况下,其适应度函数值并非最小。算法的计算时间约为20 min,速度可满足实际工程要求。     

微量处理法在变电站接地网腐蚀诊断中的应用

接地网导体的腐蚀乃至断裂是引起接地网事故的根本原因,借助测量及诊断方法及时发现接地网事故的隐患,能减少因接地网腐蚀而造成的损失。为此根据接地网的结构特点和在变电站中的实际情况,建立相应的电路分析模型,应用增量网络法建立灵敏度矩阵和腐蚀诊断方程;提出了微量处理方法,使得足够数量的故障诊断方程在极小的区域内线性化,改进的迭代约束条件保证了每一步迭代值都向着真实支路电阻值逼近以解决方程的非线性问题。实际接地网测试验证了腐蚀诊断程序的可行性,所提出的微量处理方法较好地解决了腐蚀诊断方程的非线性问题,腐蚀诊断结果表明腐蚀支路及其故障倍数的判定基本准确。     

基于电磁场分析法的变电站接地网状态诊断试验研究

针对变电站接地网故障频发、危及电力系统安全的问题,介绍电磁场分析法的基本原理及检测系统,并应用该方法对某500kV和110kV变电站进行试验,结果表明在接地网图纸未知的情况下,采用电磁场分析法可以推断接地网结构、确定地下导体位置、诊断接地网导体断点和接地网腐蚀程度.     

变电站接地引下线缺陷筛查方法与技术

变电站接地引下线是站内各种电气设备或避雷装置与水平接地网连接的通路,一旦出现腐蚀变细或断裂,就会形成安全隐患.通过及时检测发现接地引下线的缺陷是预防事故发生的一项重要措施.本文分析影响引下线导体阻抗的主要因素,研究接地引下线可触及节点间在不同频率下的互阻抗变化规律,并设计开发相应的测量系统,以理论计算和试验测试得到接地...     

大型变电站接地网的故障特性分析

为了更全面地了解大型变电站接地网的故障特性,对故障接地网模型进行仿真计算,总结了不同故障情况对接地网的工频接地电阻和冲击接地电阻、接触电压和跨步电压以及地表电位和磁场强度大小的影响规律,得出：靠近电流注入点区域的接地导体腐蚀对工频接地电阻和冲击接地电阻的影响较大;在靠近电流注入点区域的接地导体发生腐蚀时,此区域内接地网的接触电压和跨步电压明显增大,甚至可能增大数倍;接地网出现故障后导体散流能力下降,导致对应区域的地表电位和磁场有不同程度的降低,并且在相同的故障条件下地表磁场降低的范围较大。     

变电站接地网腐蚀诊断磁场检测系统的设计与应用

对变电站电磁环境测量和接地网进行仿真计算,设计和开发了变电站接地网导体腐蚀诊断的磁场检测系统.通过对接地网的两个上引导体注入异频正弦波激励电流,探测激励电流在地表面上产生的磁感应强度分布,实现了变电站接地网导体的腐蚀状态和断点故障的诊断.现场测试表明,该系统的抗干扰能力、分辨率和测量精度均能满足诊断需要,诊断方法可行,测量系统可靠,提高了诊断的效率.     

输电线路短路电流对埋地管道电位抬升及抑制方法研究 已排

针对城市中输电线路与埋地油气金属管道临近问题,通过建立架空导/地线-杆塔-接地网-埋地管道一体化电磁场计算模型,综合考虑导线和避雷线对金属管道的感性耦合影响以及杆塔入地电流对管道的阻性耦合影响。基于此模型研究土壤电阻率、临近距离、管道参数、交叉跨越角度以及不同供流方式对金属管道电位、防腐层耐受电压的影响规律,并开展管道电位抬升的抑制方法研究,可以为输电线路发生接地短路故障时临近燃油（气）管道安全防护提供指导。     

接地网腐蚀与断点诊断软件系统的开发

用传统电网络理论,以灵敏度矩阵的形式建立了故障诊断方程,再结合能量最低原理建立利用优化方法中的BFGS变尺度法求解各段导体电阻增量的数学模型,然后利用VC编程开发了可视界面友好且使用方便的接地网诊断软件系统。通过仿真计算和模拟试验证明了该诊断系统的实用性和可靠性。     

一种基于分层约简模型的含接地引下线的接地网故障诊断方法

为了对接地网水平支路导体和接地引下线的腐蚀情况进行诊断,提出了一种新颖的故障诊断方法。建立了接地网的分层约简模型并得到所有节点都可及的本征接地网。采用蒙特卡罗方法分析了接地网的可测性,将支路分为电阻可以唯一确定的明晰支路和电阻不能唯一确定的不确定支路两类。建议了一种判断测试充分性的方法,指出在充分测试条件下,本征接地网中所有支路的电阻都可以唯一确定。分析了接地引下线电阻对接地网故障诊断的影响,提出了一种根据本征接地网支路电阻的诊断结果对接地引下线进行腐蚀故障诊断的方法,并指出所有接地引下线的电阻都可以唯一确定。在一个60支路的实验接地网上进行了实验验证,接地网明晰支路电阻和接地引下线电阻的最大相对诊断误差分别为4.86%和8.43%,表明所提出的方法是可行的,并且可以较好地诊断出接地网明晰支路和接地引下线的腐蚀状况。     

重冰区输电塔–线体系导线断线分析

断线事故会引起整个输电系统的振荡,甚至导致输电塔倒塌及产生火灾等次生灾害。考虑输电塔、导线、绝缘子等的非线性特性,建立了输电线路塔–线体系的断线耦合振动分析有限元模型。以向家坝—上海±800kV特高压直流输电线路为例,进行了断线工况振动非线性时程分析,分析了断线冲击荷载引起的导线跳跃、最大水平张力、绝缘子悬挂处和直线塔支座节点处的反力等。分析表明,断线的冲击荷载将对导线和输电塔均产生较大的动力放大效应,风荷载将加剧断线引起的振动。     

Electromagnetic Fields Generated by Overhead and Buried Short Conductors Part 2 - Ground Networks

The fundamental concepts and analytical development related to electromagnetic fields generated by a network consisting of cylindrical conductors arbitrarily located in a conducting homogeneous soil are described and discussed. This method is applicable to overhead conductor networks as well. A Comprehensive sensitivity analysis based on the single and multiple point current injection techniques is conducted. In particular, the surface electric and magnetic fields caused by an impressed current between the center point and the four corner points of a grounding network is examined. The analysis is conducted for uniform and two-layer soils. The results show that the electric and magnetic fields can be used for detecting broken conductors. It is also shown that the longitudinal currents, leakage currents, earth potentials and magnetic fields are influenced by frequency, points of current injection and configuration of the network.     

特高压直流直线塔断线荷载分析

导(地)线断线严重影响输电线路的安全运行。针对特高压直流线路的特点,采用ABAQUS软件建立了分裂导线连续档断线模型。通过有限元分析,求得V型绝缘子串的摆幅、冲击荷载以及各相导线的断线荷载。通过与断线荷载理论计算结果比较可知:我国现有线路规程关于断线荷载的取值是合理的,按规程设计线路在一定程度上能够抑制倒塔事故的发生。     

±1 100 kV导线覆冰断线时V串偏移及不平衡张力分析

采用V串伸入塔身布置方案,可缩短±1 100 kV输电铁塔横担长度,降低塔重并减小走廊宽度。覆冰导线断线冲击时的V串偏移量是确定V串伸入塔身布置方案的重要控制因素,准确计算覆冰导线断线动态不平衡张力可为校核线路避雷器的结构强度提供依据。在通用有限元软件ANSYS中建立了±1 100 kV线路连续7档导线-V串体系模型,采用降温法施加导线初始张力,体系阻尼以Rayleigh阻尼形式施加,假定4根覆冰子导线同时发生断裂,通过杀死断线位置的导线单元来实现断线模拟。采用非线性瞬态分析方法,分别计算了考虑子间隔棒影响前后V串偏移量及挂点不平衡张力时程曲线。考虑子间隔棒影响时,覆冰导线V串偏移量和不平衡张力动态峰值,小于设计采用的静态、无子间隔棒模型计算值,即按设计取值确定的V串伸入塔身方案及断线不平衡张力偏于安全。     

接地体雷电暂态响应建模分析

为克服接地体传输线模犁在进行雷电暂态响应计算时存在的分段导体尺寸难以确定,及分段元件间互耦参数计算困难的2个技术瓶颈,采用电磁散射理论与矩阵分析方法对传统时域传输线模型进行了优化.改进后模型考虑了土壤火花放电效应,给出了等效差分元件尺寸选取方法及分段导体间互耦参数递归的计算方法,可有效计算接地体雷电流作用下的冲击有效长度及冲击接地电阻.经与试验结果对比,证明了优化后模型的计算结果误差较小,能够满足工程应用要求.     

人工改善土壤后接地网接地参数的计算和分析

采用近似分析方法推导出在水平接地网接地导体周围人工改善土壤后水平接地网的等效接地导体半径,结合已有的均匀土壤中水平接地网接地电阻及最大接触电压的计算公式,提出人工改善土壤后水平接地网接地电阻及最大接触电压的计算方法,并通过分析得出:人工改善土壤对降低接地网接地电阻的作用甚微,但能有效降低接地网的最大接触电压。     

An advanced computer model for grounding system analysis

An advanced methodology and a computer model for analysis of practical grounding systems based on the method of moments are presented. The practical methodology is applicable to both simple and complex grounding systems. The grounding system may consist of cylindrical conductors as well as rectangular earth conductors or metallic surfaces buried in earth or located on the surface of the earth. The method consists of computing an equivalent circuit model of the earth embedded electrodes and conductive soil. Uniform or two-layer soil can he accommodated. The problem of computational efficiency is addressed. Several innovations have been introduced to minimize execution time, including adaptive segmentation of grounding structures and adaptive computation of self and mutual impedances. The procedure enables accurate computation of touch and step voltages, body currents, grounding system impedance, voltage profile, etc. The method and computer program have been validated with actual system measurements