表层块状土壤对接地网性能影响的仿真与试验研究

摘要

随着中国经济发展得越来越快，城乡居民生活质量的提高，广大人民对电力的要求也越来越高。为了满足这种日增长的需求，在过去的十数年间，中国已建成了横跨东西南北的特高压输电网，构建了世界上首屈一指的坚强电网。而在电能的产生、输送、变换、分配、使用等各个环节中，变电站起到了一个重要的枢纽作用。
　　发变电站的安全运行是保障电能质量的前提条件，而接地网和土壤状况是保障发变电站安全运行的关键因素。处理好土壤与接地网之间的关系有利于变电站的设计与建造，并保障相关设备与工作人员的安全。
　　本文首先对强复合分层区域不同土壤分层结构对接地网性能的影响进行了大量仿真计算，所得的对比结果说明准确的土壤结构反演在复杂土壤结构地区是十分重要的。同时，考虑到变电站的建设会改变原始地基表层一定区域内的土壤。为研究表层块状土壤对接地网性能的影响，优化接地网的接地性能。本文运用CDEGS软件仿真了大面积表层块状土壤产生的跨步电压二次峰值现象，针对表层块状土壤的各种参数，研究了块状土壤长度L、边缘坡度tanθ、电阻率ρ等因素对跨步电压二次峰值的影响;在此基础上，搭建了接地模拟试验系统，改良了以往的琼脂冻体使用方法，验证了以琼脂冻体模拟表层块状土壤的可行性，并对块状土壤电阻率、土壤尺度等参量对跨步电压二次峰值的影响进行了模拟试验。结果表明:大面积低阻率的表层块状土壤在降低接地电阻的同时，也造成站外出现跨步电压的二次峰值;该二次峰值受块状土壤的长度和电阻率影响很大，块状土壤长度越长、电阻率越大，电压峰值就越低;块状土壤的尺度越大，改变土壤电阻率所带来的二次峰值降低效果越好。实际的变电站建设中可使土石方工程的边缘形成较小的坡度以减少实际工程量、节约投资，具有一定的工程指导意义。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外对土壤的研究现状

1．2．1 早期的接地研究

1．2．2 分层土壤的研究

1．2．3 块状土壤的研究

1．2．4 表层块状土壤问题的研究

1．3 本文的研究方向

第二章 土壤结构对地网性能的影响

2．1 基本土壤结构

2．2 水平分层与垂直分层土壤结构所带来的差异

2．2．1 山地区域的接地网

2．2．2 近海侧的接地网

2．2．3 丘陵上的接地网

2．2．4 对比与分析

2．3 表层块状土壤模型的建立

2．4 本章小结

第三章 基于CDEGS的块状土壤各参量对跨步电压二次峰值影响

3．1 面元数目对跨步电压和接地电阻的影响

3．2 长度L对跨步电压和接地电阻的影响

3．3 厚度h对跨步电压和接地电阻的影响

3．4 坡度对跨步电压和接地电阻的影响

3．5 电阻率对跨步电压和接地电阻的影响

3．6 本章小结

第四章 接地模拟试验

4．1 接地模拟试验基础

4．1．1 理论基础

4．1．2 模拟试验用电解槽

4．1．3 模拟试验所用电解质

4．2 接地模拟试验

4．2．1 试验系统设计与搭建

4．2．2 试验方法

4．3 试验结果分析

4．4 分析与讨论

4．5 本章小结

5．1 全文总结

5．2 未来展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果