接地网优化设计及安全性评估

论文摘要

电力系统要安全运行，必须要有良好的接地，因此电力系统的接地研究对于电力系统设计具有重要意义，其中接地网的参数计算、优化设计与安全性评估是接地研究中重要组成部分。以往的接地参数计算中采用经验公式，误差较大，并且不能给出整个地表电位、跨步电压与接触电压的分布情况，已经不适应接地参数计算对精度的要求。采用等间距设计的变电站接地网有地表电位梯度比较大、散流不均匀的缺陷，加入垂直接地极后效果会有明显改善，因此研究设置垂直极的接地网优化设计具有重要的工程意义。目前，接地网的安全性评估仍习惯于采用接地电阻一个标准，这种评估方式存在着许多弊端，直接影响着电力系统的安全性与经济性，随着现代电网向超高压、大容量和远距离方向发展，急需更准确全面的接地网安全评估方法。本文首先介绍了分层土壤中恒定电流场的格林函数及其复镜像计算算法，在将大地视为两层均匀导电媒质前提下，推导了成任意角度的两导体间互阻系数的解析计算公式。然后重点研究加入垂直极后的接地网优化设计，系统分析了垂直极的敷设位置、长度、根数等因素对接地电阻和最大接触电压的影响。仅接地电阻值不能反映接地网的综合特性，接地网的安全性评估需要从多方面去判断检测。本文分析了影响接地网安全运行的因素，总结出接地网的安全评估方法，指出接地网安全性评估事项包括接地电阻、场区电位分布、接触电压、跨步电压及接地引下线之间的电气连接性等。通过对一个具体的接地网进行接地参数仿真计算，据此对接地电阻、最大接触电压及地表电位分布等进行了分析，在此基础上通过对垂直极的重新布置对原接地网设计方案进行了改进，并通过改进前后的数据对比验证了增加垂直极在降阻与降压效果上的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 选题背景及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 接地参数数值计算方法
• 1.3.2 接地网的优化设计
• 1.3.3 接地网安全性评估
• 1.4 本文的研究工作
• 第2章 接地参数数值计算
• 2.1 引言
• 2.2 计算格林函数的复镜像法
• 2.2.1 水平分层土壤中点电流源的格林函数
• 2.2.2 垂直分层土壤中的格林函数
• 2.2.3 复镜像法
• 2.3 互阻系数的计算
• 2.3.1 两层土壤的数学模型
• 2.3.2 平行关系导体间的互阻系数
• 2.3.3 垂直关系的两导体棒间的互阻系数
• 2.3.4 任意放置的两导体棒间的互阻系数
• 2.4 本章小结
• 第3章 接地网优化设计
• 3.1 引言
• 3.2 优化设计的意义
• 3.3 添加垂直极的优化设计
• 3.3.1 利用垂直极降阻的研究
• 3.3.2 利用垂直极降压均压的研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 接地网的安全性评估
• 4.1 引言
• 4.2 影响接地网安全运行的因素
• 4.3 接地网安全评估步骤
• 4.3.1 新建接地网的安全评估步骤
• 4.3.2 旧接地网的安全评估步骤
• 4.4 接地网的安全评估方法
• 4.4.1 接地电阻值的评估
• 4.4.2 电位梯度的评估
• 4.5 接地参数的测量
• 4.5.1 接地电阻
• 4.5.2 场区电位分布
• 4.5.3 设备之间电气连接性
• 4.6 本章小结
• 第5章 工程实际应用
• 5.1 前言
• 5.2 高新变接地网的参数计算
• 5.2.1 变电站接地网概况
• 5.2.2 接地网参数计算及分析
• 5.3 接地网的安全评估
• 5.4 高新变接地网的改进方案
• 5.5 本章小结
• 结论
• 1 主要研究工作
• 2 后续工作展望
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 附录B 攻读学位期间参加的科研工作及学术活动
• 致谢