直流接地极温升特性分析与试验研究

摘要

直流接地极是直流输电系统中必不可少的重要设施，在整个直流输电系统中起着举足轻重的作用。随着电压等级的升高，经接地极散流的电流不断增大，接地极温升将更严重。目前国内外专家学者主要采用数值计算的方法研究直流接地极的温升特性，电极温度分布规律已基本明了，但对直流接地极温升特性影响因素的研究很少，温升试验方面的研究更缺乏。本文针对上述情况开展了直流接地极温升特性分析和试验探究，采用ANSYS软件建立直流接地极电热偶合模型，仿真分析了焦炭截面、电流密度以及埋设方式对直流接地极温升特性的影响，并结合温升试验进行了相互验证。主要工作如下：
　　（1）在总结直流接地极结构型式，并分析其技术特性和运行特性的基础上，提出本文研究对象——直流接地极温升特性，并分析了影响直流接地极温升特性的主要影响因素。
　　（2）采用ANSYS软件建立直流接地极电热耦合模型，以双圆环接地极为例，计算了其接地电阻、电极电位、跨步电压、地表电位以及暂态温升，并将计算结果与CDEGS软件计算结果以及前人文献计算结果进行了对比，验证了建模方法的有效性。
　　（3）运用本文建模方法，建立100m长直流接地极模型，仿真分析了焦炭截面、电流密度以及埋设方式对直流接地极温升特性的影响，得出结论：增大焦炭截面可显著降低接地极温升，焦炭截面边长取0.6~0.8m为宜；直流接地极温升速率和幅值随电极表面电流密度增大而增大；在均匀土壤环境中，直线型接地极水平埋设时比垂直埋设温升特性好。
　　（4）选取单根高硅铬铁电极进行了温升试验，试验结果验证了焦炭截面和电流密度对直流接地极温升特性影响的仿真结果，并发现在上层土壤电阻率高、下层土壤电阻率低的双层土壤环境中，直线型接地极垂直埋设时比水平埋设温升特性更优。

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选题的依据与意义

国内外文献资料综述

一、研究现状

二、研究中存在的问题

1 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 本文主要研究的内容

2 直流接地极及其温升特性概述

2.1直流接地极的结构、技术特性及运行特性

2.2直流接地极温升特性概述

2.3 本章小结

3 直流接地极暂态温升计算及分析

3.1直流接地极温升计算理论

3.2基于ANSYS软件的直流接地极温升计算

3.3直流接地极温升特性仿真

3.4 本章小结

4 直流接地极温升特性试验研究

4.1试验方案

4.2试验结果分析

4.3 本章小结

5 结论和展望

5.1结论

5.2 下一步研究工作

参考文献

附录1：APDL命令流

附录2：攻读硕士学位期间的科研成果

致谢