500kV变电站接地网计算与分析

论文摘要

变电站接地网在变电站安全运行中起着十分重要的作用,它不仅为变电站内各种电气设备提供一个公共的参考地,在电力系统发生接地短路故障或其他大电流入地时,还能迅速排泄故障电流并降低变电站的地电位升,从而保证变电站内工作人员的人身安全和各种电气设备的正常运行。以500 kV聊城变电站接地网为例,本文对500 kV变电站接地网的电气参数及电磁兼容问题进行了系统的理论计算和分析,为500 kV变电站接地网的设计和电磁兼容分析提供了指导。本文所做的主要工作如下:1.详细介绍了基于复镜像法的恒定电场中多层水平分层土壤的格林函数及其对土壤参数偏导数的快速算法以及基于土壤电阻率测量数据的多层水平分层土壤电阻率模型建模方法。它们是本文中分析工频电流下接地网接地性能的理论基础。对格林函数系数的计算就经典镜像法与复镜像法作了计算比较;2.运用CYMGRD接地网络设计分析软件,对500 kV聊城变电站接地网接地性能进行了系统的计算分析,为500 kV变电站的计算机辅助设计提供了必要的参数;3.根据单根接地体的通用数学模型搭建了ATP接地体单元模型,并进行拓展,在接地网与变电站设备之间这一层面上建立了500 kV聊城变电站实际接地网的仿真模型。研究了聊城变电站接地网在不同类型的电流(包括短路故障电流、雷击电流)注入下,接地网对变电站其他设备的干扰源及干扰途径。针对变电站受雷击或发生故障时接地网中地电位分布不均的问题,运用ATP软件仿真分析了接地网的雷电暂态效应;4.研究了屏蔽电缆转移阻抗及转移导纳的计算及测量方法,建立了变电站用屏蔽电缆对电磁干扰响应的等效电路模型,并进行了仿真计算。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 1、绪论
• 1.1 变电站接地网存在的问题
• 1.1.1 变电站接地网在运行中存在的问题
• 1.1.2 变电站接地网在设计中存在的问题
• 1.2 变电站接地网分析方法的国内外研究情况
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.3 本文的主要工作
• 2、多层分层土壤中点电流源的格林函数
• 2.1 多层水平分层土壤中点电流源格林函数的建立
• 2.1.1 恒定电场中的拉普拉斯方程及其解
• 2.1.2 多层水平分层土壤中点电流源的格林函数
• 2.2 分层土壤中点电流源电流场计算的递推算法
• 2.3 垂直分层土壤中的格林函数
• 2.3.1 垂直双层土壤中的格林函数
• 2.3.2 垂直多层土壤中点电流源的格林函数
• 2.4 快速计算格林函数的复镜像法
• 2.5 待定系数的级数展开
• 2.6 经典镜像法与复镜像法的计算比较
• 2.7 小结
• 3、土壤电阻率模型及聊城站接地网的计算分析
• 3.1 水平分层土壤电阻率模型的确定
• 3.1.1 土壤视在电阻率模型
• 3.1.2 确定双层土壤参数的优化计算方法
• 3.1.3 电阻率模型的建立步骤
• 3.1.4 水平分层土壤电阻率模型算例
• 3.2 CYMGRD接地网分析软件
• 3.3 聊城变电站接地网的计算分析
• 3.3.1 不同长度竖直接地棒情况下接地电阻值
• 3.3.2 不同数量竖直接地棒情况下接地电阻值
• 3.3.3 不同导体半径情况下接地电阻值
• 3.3.4 不同网格密度情况下接地电阻值
• 3.3.5 单层大地模型与两层大地模型的差别
• 3.4 小结
• 4、接地网等效电路模型
• 4.1 EMTP-ATP仿真软件简介
• 4.2 接地网不等间距分布模型
• 4.3 一个接地网格各导体电流及节点电压的计算方法
• 4.4 等效电路模型和计算方法
• 4.4.1 电路模型确定的理论依据
• 4.4.2 实际电路模型实现及元件参数
• 4.4.3 接地网不同位置在不同类型注入电流源下的电位计算
• 4.5 小结
• 5、屏蔽电缆等效电路模型
• 5.1 接地网与屏蔽电缆
• 5.2 屏蔽电缆转移阻抗
• 5.3 电缆屏蔽层与芯线组成的内传输线模型
• 5.4 小结
• 6、小结
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的文章及参加的科研工作
• 学位论文评阅及答辩情况表