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考虑大地构造的直流输电接地极电位分布

作　者: 马俊杰
导　师: 刘连光
学　校: 华北电力大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 高压直流输电地表电位接地极有限元
分类号: TM862
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

高压直流输电以单极大地回路方式运行时会有强大的直流电流持续的,长时间的注入大地,在大范围的地面引起电位畸变,对周围环境和交流系统可能产生不利影响。同时在接地极极址附近会出现跨步电压和接触电势等电磁效应,这使得接地极的电气参数必须满足一定的要求。解决上述问题的关键就是找出电流在土壤中的流动规律。本文将有限元方法应用于地电流场的计算中,推导出复杂大地构造下直流接地极地电位场的计算公式。然后在Ansys软件中建模,进行仿真计算,建立了典型土壤模型和精确多层土壤模型,比较了采用典型土壤模型和采用多层土壤模型下的直流输电接地极的接地特性以及地面电位分布。计算结果表明,在极址附近,接地极所在层土壤电阻率对接地电阻和跨步电压的影响较大,在离接地极数十公里范围内,深层土壤电阻率的影响较大。接下来本文进一步对湖泊,海洋,河流,高山存在的情况下地表电位分布进行了计算,分析了大地构造对地电位的影响,总结了考虑不同影响因素直流接地极单极运行时的地表电位的分布规律。湖泊和河流都能在小范围内改变地电位的分布。海洋介质的存在降低远方电位,拉低了整个地面的电位分布,抬高了靠近海边的陆地电位,合理利用地电位分布特性可以缓解直流电流入地所带来的问题。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-14
  1.1 课题的提出  9-10
    1.1.1 研究背景  9-10
    1.1.2 本论文研究的意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-13
  1.3 本论文的主要工作  13-14
第2章复杂土壤结构地电位有限元算法  14-24
  2.1 复杂土壤结构下地电位方程和边界条件  14-16
    2.1.1 静电场的麦克斯韦方程组和唯一性定理  14
    2.1.2 电流场方程与静电比拟  14-15
    2.1.3 复杂土壤地电位方程和边界条件  15-16
  2.2 有限元法计算  16-22
    2.2.1 有限元法概论  17
    2.2.2 Galerkin法  17-18
    2.2.3 变分法  18
    2.2.4 有限元划分和叠加  18-21
    2.2.5 Ansys简介  21-22
  2.3 小结  22-24
第3章直流接地极电气参数和极址模型  24-34
  3.1 直流输电接地极电气参数  24
  3.2 地电场基本方程与边界条件  24-27
    3.2.1 地电流场基本方程  24-26
    3.2.2 大地电阻率模型和直流接地极模型的选取  26
    3.2.3 边界条件的设定与仿真过程  26-27
  3.3 仿真结果  27-31
    3.3.1 典型土壤模型地电位分布  27-28
    3.3.2 两种土壤模型地电位比较  28-29
    3.3.3 两种土壤模型接地极参数比较  29-31
  3.4 大范围内的两种土壤模型下地电位的仿真与比较  31-33
    3.4.1 大范围内地电位分布规律  31
    3.4.2 大范围内多层土壤模型下电位分析  31-32
    3.4.3 大范围内典型土壤模型下电位分析  32-33
  3.5 小结  33-34
第4章基于各种影响因素的地电位分布计算  34-49
  4.1 大地构造对电位分布的影响  34-35
  4.2 分析方法  35-36
  4.3 仿真结果与分析  36-43
    4.3.1 湖泊对大地电位分布的影响  36-38
    4.3.2 海洋对大地电位分布的影响  38-40
    4.3.3 河流对大地电位分布的影响  40-41
    4.3.4 高山对大地电位分布的影响  41-43
  4.4 向上直流工程奉贤换流站接地极仿真分析  43-48
    4.4.1 向家坝—上海直流概况  44
    4.4.2 建模过程与计算方法  44-46
    4.4.3 仿真结果  46-47
    4.4.4 仿真结果分析  47-48
  4.5 小结  48-49
第5章结论与展望  49-50
  5.1 结论  49
  5.2 有待进一步的研究  49-50
参考文献  50-53
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  53-54
致谢  54

考虑大地构造的直流输电接地极电位分布

内容摘要

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