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复杂土壤中接地网性能分析与变电站内空间电磁场计算

赵志斌  
【摘要】:本文针对变电站内架空导体和接地网等导线结构在外加激励情况下产生的电磁场问题,结合国家杰出青年科学基金项目“电磁干扰的耦合机理”(50325723)、高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划项目“电力系统电磁兼容关键问题研究”( 教人司[ 2 0 0 1 ] 1 8 2 号) 和高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(20020079003)“变电站保护小室电磁屏蔽效能的研究”,主要研究了复杂土壤中接地网的接地性能与变电站内空间电磁场的快速计算方法并对保护小室的屏蔽性能进行了分析,通过与测量结果、其他文献或国外知名软件包的计算结果进行对比, 验证了本文方法的有效性和实用性。本文取得的的研究成果如下: (1)提出了水平或垂直任意分层的土壤中格林函数的递推算法,并借助于 Lipsitzch 积分和Prony 法快速计算出点电流源产生的电位;同时利用递 推算法推导了半球形任意分层土壤的格林函数, 并利用第一类修正勒让 德函数和Prony 法对点电流源产生的电位进行计算。这种方法避免了任 意土壤分层中格林函数的复杂推导过程, 为应用矩量法计算任意分层土 壤中接地网的接地性能奠定了理论基础。 (2)提出了分析含有有限体积的参数不同的材料的水平分层土壤中的接地网 接地性能的方法。该方法基于矩量法和边界元法, 以接地网的漏电流和 有限体积的材料表面的面电荷为变量, 可以用于包括任意分块形状的多 层水平分层土壤中的接地网接地性能分析。 (3)研究了计算变电站内架空导体在外加电压或电流激励情况下空间电磁场 的计算方法。该方法可以计算变电站在开关操作时的频率特性响应, 结 合傅立叶变换可以计算出变电站开关操作时导线上的瞬态电压和电流分 布以及空间瞬态电磁场。 (4)提出了借助多方向的广义函数束法,分析多个频点下地面上方垂直线电 流和水平线电流在空间任意一点的电场强度的快速计算方法。该方法可 以显著提高应用矩量法分析架空导体的频率响应特性的计算速度。 (5)研究了利用面单元的矩量法模型分析变电站内保护小室屏蔽性能的计算 方法, 分析了保护小室开窗后的屏蔽效能。为保护小室的开窗设计奠定 了基础。


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