文档介绍
| 直流接地极的安全运行是保障整个直流系统安全可靠性的重要基础，而接地极所在极址的土壤性质是影响接地极接地性能的主要因素之一。在我国特高压直流输电工程技术飞速发展的时代，系统额定电流不断增大，特别是在单极大地回线运行的模式下，经接地极散流到土壤中的电流与额定电流相等，不仅使散流引起的接地极及其附近土壤的温升更加严重，同时也给接地极的设计和维护带来诸多不便，并且导致接地极极址的选择也更加困难。虽然共用接地极的出现缓解了极址的选址压力，但多个系统共用接地极的模式，有可能会使接地极流过更大的电流，造成接地极温升过高甚至烧毁，对接地系统的安全造成威胁。因此，无论从实际工程应用的需求，还是从理论分析接地极的温升过程等方面，都需要进行深入的研究。本文首先选取了高压直流输电接地极受端极址分布地区的其中三种典型质地的土壤样品进行温升模拟试验。通过控制土壤温度的升温范围以及测量间隔，采用伏安法对预设定温度测量点的土壤电阻率进行测量，并同时记录该温度点土壤的重量，以便含水量的计算。然后根据试验数据的分析、整理与拟合，得到含水量，土壤电阻率与温度的定量表达式，再结合热参数的经典计算公式推导出定量表征土壤相关热参数与温度的关系式，为后文进一步分析接地极的温升过程建立基础。为了考虑接地极温升对电极附近土壤参数的影响以及土壤参数随温升变化后接地极温升过程所发生的改变，文本选择有限元数值计算方法建立了考虑电流场与温度场相互作用的耦合模型，更深入的分析接地极的温升过程。同时，引入了空间坐标变换方法来解决有限区域无穷散流的矛盾，并且采用弱形式的有限元方程，解决了接地极及其附近散流土壤因介质参数突变而引起的方程收敛问题。基于上述方法，选择了COMSOL有限元数值仿真软件建立接地极模型进行仿真，并且在仿真建模时通过优化选择模块以及对软件的技巧设置来达到满足预设模型要求的目的。对常见的简单水平直线接地极、垂直接地极与单、双圆环接地极，在不考虑土壤参数在温升中变化的传统模型和本文所提出的电热耦合模型中均进行了温升模拟仿真计算。通过对比仿真结果，分析了两种模型的区别与本文计算模型的优势，并且特别针对特高压直流输电常见尺寸的圆环型接地极在额定最长单极大地回线运行状态下的温升过程进行了仿真分析，同时，结合该仿真结果提出了优化接地极温升控制策略的方案，以保障特高压直流输电工程的安全可靠性。通过以上的试验研究与理论分析，发现土壤的温度特性是影响接地极温度上升趋势的一个重要因素。因此，考虑该因素后的接地极温升计算才能给接地极的设计与维护提供更有价值的参数，保证整个直流输电系统长期安全的运行。 |
文档标签:
其他
