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基于接地系统频域特性的接地网缺陷诊断研究

作　者: 张蓬鹤
导　师: 何俊佳
学　校: 华中科技大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 地表电位接地网缺陷诊断频域特性扫频
分类号: TM862
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

变电站接地网是维护变电站以及电力系统安全可靠运行、保障运行人员和电气设备稳定运行的根本保障和必要设施之一。接地网存在缺陷，会给电力系统的安全稳定运行带来极大隐患，严重时会给社会造成巨大的经济损失。接地网埋在地下，在不开挖的情况下很难获得有关接地网是否存在缺陷以及确定缺陷位置的信息。本文在分析接地系统频域特性的基础上，采用对典型变电站注入正弦电流源和方波电流源的方法，研究了接地网电场响应参量—地表电位的频率响应特性，提出了基于接地系统频域特性的扫频电位诊断接地网缺陷的方法，研制了接地网频域特征参数测试设备，同时进行了接地网缺陷诊断的水槽模拟实验和现场实验。建立了接地系统频域模型。在分析接地导体和土壤频率特性的基础上，采用场路结合的方法建立了简单土壤结构的接地系统频域模型。随后利用最小二乘法结合禁忌算法反演了水平分层的多层土壤结构，建立了复杂土壤结构的接地系统频域模型，并采用MATLAB进行编程，与CDEGS和ANSYS软件的仿真结果进行了比对，验证了理论推导的正确性。同时，设计了水槽实验验证了接地系统频域模型的正确性。分析了接地系统频域响应的磁场参量和电场参量的特点，由于地表电位同其它参量具有相互转化性，因此选择地表电位在30Hz~100kHz的范围内进行了不同激励源频率特性分析，提出了扫频电位诊断接地网缺陷的方法。随后，针对不同接地网的不同缺陷类型进行了扫频电位缺陷诊断的分析。同时，总结了该方法的诊断步骤、优点和改进诊断效果的有效手段。在以上工作的基础上，利用接地网水槽装置对简单接地网进行了缺陷诊断实验。研制了工频交流和方波接地网频域参数测量设备，设计了诊断软件，以高压实验大厅原有接地网为主接地网，铺设了辅助接地网，通过开关的闭合来模拟不同的缺陷。实验数据的分析结果表明：基于接地系统频域特性的接地网缺陷诊断方法可以诊断接地网是否存在缺陷，并能准确判断缺陷位置，为接地网缺陷诊断提供了新思路。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-25
  1.1 课题的研究背景及意义  9-12
  1.2 接地网缺陷诊断方法和研究进展  12-22
  1.3 论文的主要内容  22-25
2 接地系统的频域模型  25-58
  2.1 简单土壤结构的接地系统频域模型  25-41
  2.2 复杂土壤结构的接地系统频域模型  41-50
  2.3 接地系统频域模型的验证  50-57
  2.4 本章小结  57-58
3 接地系统频域响应分析  58-71
  3.1 接地系统频域响应参量分析  58-63
  3.2 不同类型激励源下的响应特性分析  63-69
  3.3 本章小结  69-71
4 扫频电位法缺陷诊断原理及仿真分析  71-85
  4.1 扫频电位法诊断原理  71-76
  4.2 扫频电位法诊断接地网缺陷的仿真分析  76-84
  4.3 本章小结  84-85
5 扫频电位法诊断接地网缺陷的实验研究  85-109
  5.1 扫频电位法诊断接地网缺陷的水槽实验  85-93
  5.2 扫频电位法诊断接地网缺陷系统的设计  93-98
  5.3 高压接地大厅现场试验  98-108
  5.4 本章小结  108-109
6 全文总结和展望  109-112
  6.1 本文的工作总结  109-110
  6.2 研究展望  110-112
致谢  112-113
参考文献  113-124
附录博士学习期间发表的论文目录  124

基于接地系统频域特性的接地网缺陷诊断研究

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