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±500kV宝德直流系统对极址附近输电线路及750kV变压器影响研究

作　者: 冷迪
导　师: 刘渝根
学　校: 重庆大学
专　业: 电气工程
关键词: 高压直流输电地表电位电腐蚀直流偏磁有限元分析
分类号: TM862
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着我国电力事业的高速发展，人们开始越来越多的关注高压直流输电技术。然而在其以单极大地回路运行方式时，上千安的电流会通过接地极流入土壤，造成极址附近地表电位升高，地中金属腐蚀，变压器直流偏磁等一系列不良影响。因此本文以德阳-宝鸡±500kV直流系统为背景，针对直流接地极入地电流带来的相关问题展开研究，为新建极址的选取、极址附近线路杆塔接地体的维护、变压器的稳定运行等提供参考依据。本文采用二维轴对称方法利用千阳接地极和土壤参数建立有限元分析模型，针对不同的水平土壤分层电阻率和分层厚度两种情况对地表电位和地中电流分布规律进行计算。同时利用极址附近330kV秦雍线参数，在Simulink软件中建立输电杆塔线路的π型链式电路模型，根据前地表电位数据分析地中直流流入各基杆塔接地体的规律。最后利用ODFPS-700000/750型自耦变压器产品级参数，在ANSYS MAXWELL软件中建立场路耦合模型，对不同偏磁直流时的铁芯不对称饱和进行了详细分析。取得的主要结论如下：①直流系统单极大地回路运行时，随着径向距离增加地表电位先快后慢的降低到零，最大跨步电压出现在接地极外环位置。土壤首层电阻率增加或厚度减小、第二层土壤电阻率减小或厚度增加均会致使地表同一径向距离的电位减小，地中电流的分布受到第一、二层土壤电阻率和厚度的影响较为明显。对于接地极的选址选择应该特别注意首层和中层对直流接地极接地性能的影响。②地表电位不变时，随着接地电阻、避雷线直流电阻、线路垂直距离的增加，杆塔档距和接地极入地电流值的减小，流出极址附近杆塔接地体的电流也随之减小。根据流过金属的电流量和时间，基于电化学理论推导地中金属腐蚀计算方法，计算了千阳接地极入地电流对附近330kV秦雍线杆塔接地金属的腐蚀情况。③随着750kV自耦变压器偏磁直流增加，其励磁电流和低次谐波也随之增加。偏磁直流相同时直流从中压侧流出越少，两主柱上励磁电流就越不平衡，铁芯磁感应强度不对称度和同路径磁感应强度最大变化值也越大。铁芯磁感应强度最大值和最大增加值均出现在与旁轭衔接的铁轭处。同时随着偏磁直流增加时主柱和旁轭的磁感应强度不对称度随之增加，与主柱衔接的铁轭不对称度始终最大。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-18
  1.1 研究目的及意义  8-9
  1.2 直流接地极入地直流带来的影响简介  9
  1.3 国内外研究现状  9-16
    1.3.1 土壤中电流场分布研究  9-14
    1.3.2 直流偏磁问题研究概况  14-15
    1.3.3 变压器电磁场数值分析  15-16
  1.4 本文研究主要内容  16-18
2 直流接地极单极运行地表电位分布研究  18-38
  2.1 概述  18
  2.2 有限元分析软件简介  18-20
  2.3 宝鸡换流站接地极仿真  20-26
    2.3.1 仿真有效性验证  20-21
    2.3.2 千阳接地极仿真模型建立  21-23
    2.3.3 千阳接地极仿真  23-26
  2.4 不同土壤模型下的仿真分析  26-36
    2.4.1 土壤分层模型的建立  26-27
    2.4.2 土壤相同厚度不同电阻率分析  27-32
    2.4.3 土壤相同电阻率不同厚度分析  32-36
  2.5 小结  36-38
3 直流接地极入地电流对线路杆塔接地影响  38-48
  3.1 概述  38
  3.2 地中电流对线路接地体腐蚀影响及原理  38-39
  3.3 地中电流在输电线路地线中分布规律研究  39-44
    3.3.1 仿真模型的建立  39-40
    3.3.2 不同因素对流出杆塔电流分布影响计算和分析  40-44
  3.4 330kV 秦雍线杆塔接地体腐蚀量计算  44-47
    3.4.1 地中金属电腐蚀计算方法  44-45
    3.4.2 等效单极运行时间  45-46
    3.4.3 秦雍线杆塔接极地腐蚀量计算  46-47
  3.5 小结  47-48
4 750kV 自耦变压器直流偏磁仿真计算  48-69
  4.1 概述  48
  4.2 变压器直流偏磁理论分析  48-52
    4.2.1 直流偏磁基本原理  48-49
    4.2.2 直流偏磁时励磁电流计算  49-52
  4.3 仿真分析理论及参数  52-58
    4.3.1 变压器仿真参数  53-56
    4.3.2 无直流偏磁时空载仿真  56-58
  4.4 不同励磁情况仿真结果分析  58-66
    4.4.1 不同直流偏磁时励磁电流和谐波分析  58-61
    4.4.2 励磁电流谐波分析  61-62
    4.4.3 变压器铁芯磁场分析  62-66
  4.5 直流偏磁抑制措施简介  66-68
  4.6 小结  68-69
5 结论  69-71
  5.1 结论  69-70
  5.2 展望  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-76
附录  76
  A. 作者在攻读学位期间发表的论文与专利  76
  B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录  76

±500kV宝德直流系统对极址附近输电线路及750kV变压器影响研究

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