土壤溫度特性試驗及其對直流接地極溫升過程影響研究.pdf

1、土壤溫度特性試驗及其對直流接地極溫升過程影響研究重慶大學碩士學位論文(學術學位)學生姓名：駱玲指導教師：司馬文霞教授專業(yè)：電氣工程學科門類：工學重慶大學電氣工程學院二O一二年五月重慶大學碩士學位論文中文摘要摘要直流接地極的安全運行是保障整個直流系統(tǒng)安全可靠性的重要基礎，而接地極所在極址的土壤性質(zhì)是影響接地極接地性能的主要因素之一。在我國特高壓直流輸電工程技術飛速發(fā)展的時代，系統(tǒng)額定電流不斷增大，特別是在單極大地回線運行的模式下，經(jīng)接地極

2、散流到土壤中的電流與額定電流相等，不僅使散流引起的接地極及其附近土壤的溫升更加嚴重，同時也給接地極的設計和維護帶來諸多不便，并且導致接地極極址的選擇也更加困難。雖然共用接地極的出現(xiàn)緩解了極址的選址壓力，但多個系統(tǒng)共用接地極的模式，有可能會使接地極流過更大的電流，造成接地極溫升過高甚至燒毀，對接地系統(tǒng)的安全造成威脅。因此，無論從實際工程應用的需求，還是從理論分析接地極的溫升過程等方面，都需要進行深入的研究。本文首先選取了高壓直流輸電接地極

3、受端極址分布地區(qū)的其中三種典型質(zhì)地的土壤樣品進行溫升模擬試驗。通過控制土壤溫度的升溫范圍以及測量間隔，采用伏安法對預設定溫度測量點的土壤電阻率進行測量，并同時記錄該溫度點土壤的重量，以便含水量的計算。然后根據(jù)試驗數(shù)據(jù)的分析、整理與擬合，得到含水量，土壤電阻率與溫度的定量表達式，再結合熱參數(shù)的經(jīng)典計算公式推導出定量表征土壤相關熱參數(shù)與溫度的關系式，為后文進一步分析接地極的溫升過程建立基礎。為了考慮接地極溫升對電極附近土壤參數(shù)的影響以及土壤

4、參數(shù)隨溫升變化后接地極溫升過程所發(fā)生的改變，文本選擇有限元數(shù)值計算方法建立了考慮電流場與溫度場相互作用的耦合模型，更深入的分析接地極的溫升過程。同時，引入了空間坐標變換方法來解決有限區(qū)域無窮散流的矛盾，并且采用弱形式的有限元方程，解決了接地極及其附近散流土壤因介質(zhì)參數(shù)突變而引起的方程收斂問題。基于上述方法，選擇了COMSOL有限元數(shù)值仿真軟件建立接地極模型進行仿真，并且在仿真建模時通過優(yōu)化選擇模塊以及對軟件的技巧設置來達到滿足預設模型要