土壤溫度特性試驗(yàn)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(yàn)及其對直流接地極溫升過程影響研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)術(shù)學(xué)位)學(xué)生姓名：駱玲指導(dǎo)教師：司馬文霞教授專業(yè)：電氣工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院二O一二年五月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要摘要直流接地極的安全運(yùn)行是保障整個直流系統(tǒng)安全可靠性的重要基礎(chǔ)，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(shù)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(yùn)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(yán)重，同時也給接地極的設(shè)計(jì)和維護(hù)帶來諸多不便，并且導(dǎo)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(shí)際工程應(yīng)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(jìn)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(jìn)行溫升模擬試驗(yàn)。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(yù)設(shè)定溫度測量點(diǎn)的土壤電阻率進(jìn)行測量，并同時記錄該溫度點(diǎn)土壤的重量，以便含水量的計(jì)算。然后根據(jù)試驗(yàn)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(dá)式，再結(jié)合熱參數(shù)的經(jīng)典計(jì)算公式推導(dǎo)出定量表征土壤相關(guān)熱參數(shù)與溫度的關(guān)系式，為后文進(jìn)一步分析接地極的溫升過程建立基礎(chǔ)。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(jì)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(biāo)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(jìn)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(shè)置來達(dá)到滿足預(yù)設(shè)模型要