高压直流输电单极大地回线方式运行时接地极电流的研究

摘要

随着我国“西电东送，南北互供，全国联网”的电力发展总方针，高压直流输电技术将会成为我国电网互联主要途径。高压直流输电在远距离、超大容量输电中占有极其重要的位置。但是直流输电线路在系统调试或发生故障情况下，会处于单极大地回路运行方式，这时将有非常大的电流从直流接地极流入大地，该电流使附近大地形成较大的电位差，将对交流系统、地下金属构件等产生不利影响。接地极电流导致变压器励磁电流急剧增加，引起铁芯拉板(或支撑板)的温度升高和噪声及振动增大。直流偏磁下，变压器噪声的频谱出现明显的奇次波噪声，引起的高振动带来的问题，可能引起变压器内有关部件的松动，进而威胁变压器的安全运行。 本论文主要围绕上述问题开展工作。首先对直流输电系统进行了详细阐述，然后基于对大地土壤结构的分析，建立了垂直分层和水平分层相结合的三层土壤结构模型，并应用拟牛顿法对不等距温纳四极法测量的土壤结构参数进行了优化计算，在此基础上计算得到了直流输电接地极极址附近地下电流和电压。利用多孔介质模型分析直流条件下土壤的导电机制，得出土壤电阻率的计算公式以及直流电流密度对土壤电阻率的影响规律。然后设计相应的实验进行定量分析，认为离子携带的总电荷数|Z<,i>|C<,i>以及离子迁移能力μ<,i>是影响土壤电阻率的主要因素，并简化数学模型，该模型可以对不同直流电流密度下的土壤电阻率进行近似计算。通过建立等效电路计算流过变压器的直流电流，详细描述直流偏磁给变压器带来的危害和地中电流对地下金属构件的腐蚀。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1研究意义

1.1.1高压直流输电技术概况

1.1.2高压直流输电在我国的发展

1.2国内外研究现状

1.3本文的研究意义和内容

第2章高压直流输电系统构成及接地极运行特性

2.1两端直流输电系统

2.1.1单极系统

2.1.2双极系统

2.1.3背靠背直流系统

2.2多端直流输电系统

2.3直流输电单极运行时存在的问题

第3章直流输电线路接地极土壤模型

3.1模型建立

3.2土壤结构参数确定

3.2.1不等距温纳四极法

3.2.2参数优化

3.3地下电流分布研究

3.4实例分析

第4章直流电流密度对土壤电阻率的影响分析

4.1直流电流对土壤电阻率的影响

4.1.1土壤中电流的产生

4.1.2直流电流密度对|Zi|Ci值的影响

4.1.3直流电流密度对μi的影响

4.1.4放电对土壤电阻率的影响

4.2土壤电阻率的电流特性实验研究

4.2.1实验电路

4.2.2实验结果及分析

4.2.3直流作用下土壤电阻率的电流特性模型

第5章高压直流输电系统接地极电流的影响

5.1对变压器的影响

5.1.1励磁电流及其波形特点

5.1.2直流地电流对变压器的危害

5.1.3流过变压器的直流偏磁电流计算

5.1.4变压器允许直流电流

5.1.5缓解措施

5.2对地下金属构件腐蚀

5.2.1电腐蚀特性

5.2.2评判准则和阴极保护

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果