基于有限元方法的地表电位分析

英文篇名：Analysis of Earth Surface Potential Distribution Based on Finite Element Method
中文刊名：现代电力
英文刊名：Modern Electric Power
作者：唐新灵 ; 姜建国 ; 乔树通
英文作者：TANG Xinling ; JIANG Jianguo ; QIAO Shutong(Key Lab of Control of Power Transmission and Transformation ; Ministry of Education ; Shanghai Jiao Tong University ; Shanghai 200030 ; China)
中文关键词：特高压直流输电 ; 有限元法 ; 地表电位分布规律 ; 地形环境 ; 变压器直流偏磁
英文关键词：ultra-high voltage current(UHVDC) ; finite element method ; law of ESP distribution ; terrain environment ; DC biases of transformers
出版日期：2013-06-10
机构：上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室;
年：2013
期：03
出版单位：现代电力

摘要

针对特高压直流输电系统单极大地回路运行时会引起直流偏磁等严重后果的问题,提出用有限元方法来分析水平分层土壤的地表电位分布规律;输电线路沿途含有山川、河流、湖泊对地表电位分布的影响,以及靠近沿海地区地电位的分布情况。研究结果表明:在处理水平分层土壤模型时有限元分析的结果很好地反映了地电位分布的规律;地理环境的变化对地电位只在小范围内有一定影响,在整体上对地电位分布影响不大;沿海地区的地表电位变化明显,变化率大于非沿海区域,解释了沿海地区直流偏磁严重的原因。
Ultra-high voltage current(UHVDC) transmission system operates in ground-return mode may cause very serious issues,such as DC biases of transformers.Based on finite element method,potential distribution of horizontal layered soil surface is analyzed.Meanwhile,the earth potential distribution affected by mountains,rivers,lakes and oceans are analyzed.The results well reflect the law of earth surface potential(ESP) distribution by using finite element method.Geographic variations only have certain influence on the small area of earth surface potential,while little effect on the whole earth surface potential.Surface potential change rate in coastal areas is greater than that in the inland,which explains the reason that DC biases of transformers always appears in coastal areas.

引文

[1]舒印彪.中国直流输电的现状和展望[J].高电压技术,2004,30(11):1-2,20.
    [2]赵畹君.高压直流输电工程技术[M].北京:中国电力出版社,2004.
    [3]刘振亚.特高压直流输电线路[M].北京:中国电力出版社,2009.
    [4]詹奕,尹项根.高压直流输电与特高压交流输电的比较研究[J].高电压技术,2001,27(4):44-46.
    [5]袁青云.特高压直流输电技术现状及在我国的应用前景[J].电网技术,2005,29(14):1-3.
    [6]王升.HVDC地电流对变压器的影响及抑制措施[D].武汉:华中科技大学,2010.
    [7]曾嵘,赵杰,尚春,等.HVDC地中直流对交流系统影响的防范措施[J].高电压技术,2009,35(4):919-925.
    [8]戴传友,文习山,方瑜.垂直多层土壤接地电阻的计算[J].高电压技术,1996,22(3):47-50.
    [9]刘力,孙结中.等值复数镜像法在多层土壤接地计算中的应用[J].高电压技术,1998,24(3):57-60.
    [10]郭剑,邹军,何金良,等.水平分层土壤中点电流源格林函数的递推算法[J].中国电机工程学报,2004,24(7):101-105.
    [11]陆继明,肖冬,毛承雄.直流输电接地极对地表电位分布的影响[J].高电压技术,2006,32(9):55-58.
    [12]刘曲.高压直流输电系统单极大地运行时地中电流分布的研究[D].北京:清华大学,2007.
    [13]何俊佳.HVDC单极大地运行时土壤结构对地电位和地中电流分布的影响[J].南方电网技术,2007,1(1):26-31.
    [14]肖东.直流输电和磁暴引起变压器直流偏磁的相关研究[D].武汉:华中科技大学,2007.
    [15]邵博,余洋,郝治国,等.HVDC单极大地方式运行下变压器直流偏磁仿真计算方法研究.中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集[A].2008:2298-2301.
    [16]郝治国,余洋,张保会,等.高压直流输电单极大地运行时地表电位分布规律[J].电力自动化设备,2009,29(6):10-14.
    [17]陈水明,施广德,赵智大.直线形直流输电接地极电流场分析[J].高电压技术,1994,20(3):8-12.
    [18]赵杰,黎小林,吕金壮,等.HVDC输电系统地中电流对交流系统的影响及防范措施研究[J].高压电器,2005,41(5):324-329.
    [19]潘卓洪,张露,刘虎,等.多层水平土壤地表电位分布的仿真分析[J].高电压技术,2012,38(1):116-123.
    [20]滕吉文.固体地球物理学概论[M].北京:地震出版社,2003:1-30.