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复杂土壤中接地网性能分析与变电站内空间电磁场计算

作　者: 赵志斌
导　师: 崔翔
学　校: 华北电力大学（河北）
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 变电站 电磁场 开关操作 接地网 保护小室 屏蔽
分类号: TM862
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
下　载: 619次
引　用: 5次
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内容摘要


本文针对变电站内架空导体和接地网等导线结构在外加激励情况下产生的电磁场问题,结合国家杰出青年科学基金项目“电磁干扰的耦合机理”(50325723)、高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划项目“电力系统电磁兼容关键问题研究”( 教人司[ 2 0 0 1 ] 1 8 2 号) 和高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(20020079003)“变电站保护小室电磁屏蔽效能的研究”,主要研究了复杂土壤中接地网的接地性能与变电站内空间电磁场的快速计算方法并对保护小室的屏蔽性能进行了分析,通过与测量结果、其他文献或国外知名软件包的计算结果进行对比, 验证了本文方法的有效性和实用性。本文取得的的研究成果如下: (1)提出了水平或垂直任意分层的土壤中格林函数的递推算法,并借助于 Lipsitzch 积分和Prony 法快速计算出点电流源产生的电位;同时利用递 推算法推导了半球形任意分层土壤的格林函数, 并利用第一类修正勒让 德函数和Prony 法对点电流源产生的电位进行计算。这种方法避免了任 意土壤分层中格林函数的复杂推导过程, 为应用矩量法计算任意分层土 壤中接地网的接地性能奠定了理论基础。(2)提出了分析含有有限体积的参数不同的材料的水平分层土壤中的接地网 接地性能的方法。该方法基于矩量法和边界元法, 以接地网的漏电流和 有限体积的材料表面的面电荷为变量, 可以用于包括任意分块形状的多 层水平分层土壤中的接地网接地性能分析。(3)研究了计算变电站内架空导体在外加电压或电流激励情况下空间电磁场 的计算方法。该方法可以计算变电站在开关操作时的频率特性响应, 结 合傅立叶变换可以计算出变电站开关操作时导线上的瞬态电压和电流分 布以及空间瞬态电磁场。(4)提出了借助多方向的广义函数束法,分析多个频点下地面上方垂直线电 流和水平线电流在空间任意一点的电场强度的快速计算方法。该方法可 以显著提高应用矩量法分析架空导体的频率响应特性的计算速度。(5)研究了利用面单元的矩量法模型分析变电站内保护小室屏蔽性能的计算 方法, 分析了保护小室开窗后的屏蔽效能。为保护小室的开窗设计奠定 了基础。

全文目录


中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 引言  10-19
  1.1 选题的背景与意义  10-12
    1.1.1 电力系统的电磁兼容问题  10
    1.1.2 变电站内接地网设计与空间电磁场的问题  10-12
  1.2 国内外的研究概况  12-17
    1.2.1 复杂土壤情况中的接地网性能分析  12-13
    1.2.2 外加激励时空间导体产生的电磁场  13-16
    1.2.3 金属腔体的屏蔽性能  16-17
  1.3 本文的主要工作  17-19
第二章 复杂分层土壤结构中的接地性能分析  19-33
  2.1 水平或垂直分层土壤中点电流源电流场计算的递推算法  19-26
    2.1.1 点电流源在分层土壤中产生的电位  19-21
    2.1.2 递推算法  21-25
    2.1.3 线电流源在分层土壤中产生的电位  25
    2.1.4 算法验证  25-26
  2.2 半球形分层土壤中点电流源电流场计算的递推算法  26-31
    2.2.1 多层球形土壤中点电流源的格林函数  26-30
    2.1.2 算法验证  30-31
  2.3 小结  31-33
第三章 复合多层土壤结构中的接地网性能分析  33-42
  3.1 分析复合土壤模型的基本方法  33-37
    3.1.1 电场强度的连续性  33-35
    3.1.2 电场强度的计算  35-36
    3.1.3 方程的建立  36-37
  3.2 算法验证  37-41
    3.2.1 理论分析  37-40
    3.2.2 试验分析  40-41
  3.3 小结  41-42
第四章 应用矩量法计算变电站内的空间电磁场  42-52
  4.1 变电站内空间电磁场计算的基本方法  42-48
    4.1.1 矩量法基本方程的建立  42-43
    4.1.2 电流基函数的选取  43-46
    4.1.3 单层土壤的处理  46-47
    4.1.4 外加激励的模型  47
    4.1.5 时域计算  47-48
  4.2 算法验证  48-50
    4.2.1 时域计算结果对比  48-49
    4.2.2 采样频率和采样点数的选取  49-50
  4.3 小结  50-52
第五章 多频点矩量法的快速计算方法  52-64
  5.1 多频点矩量法的快速计算方法简介  52-53
  5.2 线电流源在分层媒质中的电场强度  53-57
  5.3 多方向的广义函数束法  57-60
    5.3.1 计算方法  57-58
    5.3.2 多方向的广义函数束法的应用  58-60
  5.4 多频点情况下积分的快速计算  60-61
    5.4.1 高频情况的快速计算  60
    5.4.2 低频情况的快速计算  60-61
  5.5 算法验证  61-63
  5.6 小结  63-64
第六章 保护小室的屏蔽性能分析  64-71
  6.1 分析有孔腔体的屏蔽效能的基本方法  64-69
    6.1.1 利用NEC计算有孔腔体的屏蔽效能  65-67
    6.1.2 利用等效磁流源计算有孔腔体的屏蔽效能  67-69
  6.2 算法验证  69
  6.3 小结  69-71
第七章 变电站内空间电磁场的计算  71-85
  7.1 高阻地区降低接地电阻的方法  71-76
  7.2 某500kV变电站电磁环境分析  76-80
    7.2.1 变电站的电气结构  76-77
    7.2.2 工频电场分析  77-78
    7.2.3 瞬态电磁环境分析  78-80
  7.3 某750kV变电站本期工程电磁环境分析  80-83
    7.3.1 变电站的电气结构  80-81
    7.3.2 工频电场分析  81
    7.3.3 瞬态电磁环境分析  81-83
  7.4 小结  83-85
第八章 结论  85-87
参考文献  87-95
致谢  95-96
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果  96-98

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 高电压技术 > 过电压及其防护 > 过电压保护装置
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