基于土壤电阻率温度特性的接地极电热全耦合分析

发布时间：2022-01-13 22:49

　　接地极的温升问题可能会影响接地极的安全稳定运行,接地极在土壤中散流,在电流场的作用下产生焦耳热并进行热传导。实际上,土壤的参数会随着温度改变,导致电流场变化,进而影响热传导过程,即电流场与温度场之间相互影响。通过试验获取土壤的电阻率温度特性、导热系数和容积热容量数据并建立电流场和温度场的全耦合模型。将2种仿真计算结果与试验得到的温升、电压数据进行对比,结果发现:不考虑土壤电阻率温度特性时前期的结果与试验结果较为符合,后期的温升速率继续降低则与试验中后期温度迅速增加的现象相矛盾;仿真中考虑土壤电阻率温度特性时温升和电极电压仿真结果趋势均与试验结果趋势符合较好,且此时有助于削弱端部效应,所以应该将土壤电阻率温度特性引入接地极的发热分析。 

【文章来源】：武汉大学学报(工学版). 2020,53(11)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

试验装置示意图（单位：cm)

对第1节中试验所用的土壤进行测量并获得其参数，然后基于这些参数建立模型，最后将仿真计算结果与试验结果进行对比。模型涉及电流场的电阻率和温度场的导热系数和容积热容量。土壤的电阻率随着温度、湿度变化剧烈，是最为关键的影响因素，而导热系数和容积热容量随着温度、湿度的变化远没有电阻率那样剧烈，所以重点考虑土壤电阻率的温度特性。本节通过试验测量确定土壤样品的电阻率、导热系数和容积热容量。2.1 试验方案设计

通过实验室四极法获得土壤电阻率及其温度特性[15]，试验原理如图3所示。在试验容器中装满土壤样品，通过两端的电流极施加电流，记录初始状态下土壤的重量，之后将其放入恒温箱中加热，每隔5℃左右测量1次土壤电阻率，并记录此时土壤的重量，第i次测量的重量记作mi。试验结束后将土壤置于恒温箱中加热烘干直至其重量基本不再减少为止，记录此时的重量为m0。则土壤的含水率表示为

【参考文献】：
期刊论文
[1]水平型直流接地极温升试验与仿真[J]. 杜华珠,文习山,王羽,安韵竹,邢鹏翔,郑泞康.  高电压技术. 2013(05)
[2]垂直型直流接地极暂态温升计算与试验[J]. 王羽,李晓萍,罗思敏,文习山,陈楠,鲁海亮,蓝磊,安韵竹,姜志鹏.  中国电机工程学报. 2013(10)
[3]土壤温度特性试验及其对圆环型直流接地极发热影响分析[J]. 袁涛,骆玲,杨庆,司马文霞,王建东.  中国电机工程学报. 2013(01)
[4]土壤电阻率的温度特性及其对直流接地极发热的影响[J]. 司马文霞,骆玲,袁涛,杨庆,雷超平,姜赤龙.  高电压技术. 2012(05)
[5]结合矩量法和边界元法的综合接地算法研究[J]. 陈凡,饶宏,李岩,黎小林.  高电压技术. 2012(03)
[6]采用有限体积法的特高压直流输电系统接地极稳态温度场仿真分析[J]. 张哲任,徐政,徐韬,周志超,沈扬.  高电压技术. 2012(02)
[7]温度对土壤电阻率影响的研究[J]. 曹晓斌,吴广宁,付龙海,李瑞芳,李增.  电工技术学报. 2007(09)
[8]温度对污染土电阻率影响的试验研究[J]. 韩立华,刘松玉,杜延军.  岩土力学. 2007(06)
[9]UHVDC圆环接地极接地性能分析[J]. 杜忠东,王建武,刘熙.  高电压技术. 2006(12)

博士论文
[1]土壤电参数变化特性及其对接地装置性能的影响研究[D]. 朱彬.重庆大学 2015
[2]直流接地极温度特性计算与试验[D]. 杜华珠.武汉大学 2013

硕士论文
[1]深井直流接地极温升特性与仿真软件开发[D]. 陈斌.武汉大学 2017
[2]TPS法热常数分析仪的开发与应用研究[D]. 丰正功.天津大学 2016



本文编号：3587282