摘 要

特高压变电站AIS是电力系统的重要组成成分，变电站的作用是变换电压的等级，变电站会对周围的设备和空气产生电磁影响，在电力系统中起重要作用。本次设计就是研究特高压变电站对周围物体的感应电压的影响。感应电压包含电磁感应电压和静电感应电压。产生原因其中之一是静电感应，又称为静电耦合，在闭合的回路产生感应电压，在不闭合回路产生感应电压。

本次设计的主要内容就是围绕研究高压母线对周围的感应电压，利用Solid Works软件的电场部分进行建模,建立变电站母线下的设备组，再利用ANSYS软件进行仿真，做好前处理，设定计算类型，进行仿真计算，根据仿真结果分析计算高压母线周围的感应电压大小。

研究结果包括3D图形以及计算结果，研究结果表明，特高电压变电站周围存在较大的感应电压，该感应电压对周围设备以及维修人员的健康有潜在威胁。离接地装置越远的区域的感应电压越小，故可将设备间的间隔距离适当拉大，来降低感应电压。

还可通过增加母线的高度，来减小感应电压。研究结果对变电站的建设、线路的高度标准的制定，工作人员的安全都有参考作用，具有一定的实际意义。

本文特色在于思路简洁、条理清晰、清晰的建立出了500kV变电站的典型设备模型，并且用常用的ANSYS软件进行分析，具有普适性。因为模型建立较大，各部分零件都按照真实模型来搭建，故计算时间略长，但是误差较小，结果较为准确。通过结果可以明确的看出变电站的感应电压的分布以及装置各部分的电压和电势大小，结果直接明了，对实际变电站的防范感应电压也有重要的借鉴作用。

关键词：特高压、感应电压、ANSYS、接地刀闸、母线

Abstract

UHV substation AIS is an important component of the power system, the role of the substation is the level of conversion voltage, the substation will have the surrounding equipment and air electromagnetic impact, play an important role in the power system. This design is to study the UHV substation on the surrounding objects of the induced voltage. The induced voltage includes the electromagnetic induction voltage and the electrostatic induction voltage. One of the causes is electrostatic induction, also known as electrostatic coupling, in the closed loop to generate the induced voltage, in the closed loop to generate the induced voltage.

The main content of this design is to study the high voltage bus around the induced voltage, the use of Solid Works software part of the electric field modeling, the establishment of substation bus under the equipment group, and then use ANSYS software simulation,set Calculation type, simulation calculation, according to the simulation results analysis and calculation of high voltage bus around the induced voltage size.

The results include 3D graphics and calculation results. The results show that there is a large induced voltage around the UHV substation, which is a potential threat to the health of the surrounding equipment and maintenance personnel. The smaller the induced voltage of the farther away from the grounded device, the greater the spacing between the devices is, and the induced voltage can be reduced.But also by increasing the height of the bus to reduce the induced voltage. The results of the study have a certain practical significance for the construction of substations, the development of high standards of lines and the safety of staff.

This paper is characterized by simple thinking, concise and clear the establishment of a typical 500kV substation equipment model, and the use of commonly used ANSYS software analysis, with universal. Because the model is large, all parts are built according to the real model, so the calculation time is slightly longer, but the error is small, the result is more accurate. Through the results can clearly see the substation induced voltage distribution and the various parts of the device voltage and potential size, the results directly understand the actual substation to prevent the induced voltage also has an important reference.

Key Words，UHV；induced voltage；ANSYS；ground switch；bus

目 录

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 2

第二章 研究的内容与目标 5

2.1研究的基本内容 5

2.2研究目标 6

2.3研究方案 6

2.3.1仿真软件的选择 6

2.3.2 研究方案的比较与选择 7

2.4 计算原理 8

第三章 仿真模型的搭建及前处理 10

3.1ANSYS软件的应用 10

3.1.1 ANSYS电磁场的介绍 10

3.1.2 ANSYS的应用介绍 10

3.2 Solid Works软件概况 10

3.3 大吉变电站的基本介绍 11

3.3.1 高压母线的线路参数 11

3.3.2 大吉变电站的工作概况 12

3.4 仿真线路模型的介绍与搭建 12

3.4.1 仿真变电站设备组模型的介绍 12

3.4.2 仿真变电站设备组模型的搭建 13

3.4.3 参数及其他值的设定 14

3.4.4 在模型搭建中的一些注意事项 17

3.5 本章小结 17

第四章 特/超高压变电站感应电压的计算与分析 19

4.1系统仿真条件的确定 19

4.2 变电站感应电压的模型仿真计算 19

4.3 变电站感应电压的影响因素的分析 22

4.4本章小结 23

第五章 仿真结果的实际意义和参考价值 24

5.1对于仿真结果的分析 24

5.2防止变电站感应电压的措施 24

5.2.1 检修时防止静电感应电压的措施 24

5.2.2 防止感应电压的措施 25

5.3 本章小结 26

结论与展望 27

参考文献 28

附录A 29

致谢 35

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

感应电压是指在电力系统的各设备正常运行的情况下，在电磁感应以及静电感应的作用下，在周围产生出相对的电压。感应电压可分为两类，分别是电磁感应电压和静电感应电压，它们各自的原因及影响因素都是不同的，电力系统在运行过程中不可避免会产生感应电压，感应电压的产生会有很多不良的影响，比如会对电力工作人员的现场维护以及检修造成很多干扰与危险，对电气设备的运行有潜在危险，所以必须采取正确的防感应电压的措施。变电站的电压越高，那么变电站所产生的感应电压越大。在检修变电站设备时，停电的设备有跨越带电母线时，导致工作设备存在较高的静电感应电压。⁴这时如果不采取相应的减小感应电压的措施，就有可能引起感应电伤人、测试设备损坏等情况。因此必须对感应电压的产生原因、影响因素、影响结果以及最重要的如何采取措施进行抑制等方面来进行研究。

感应电压产生的原因之一是电磁感应效应，即闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线的运动，于是在闭合回路中产生感应电流，在不闭合回路中产生感应电压。静电感应又称为静电耦合，可以用静电感应水平来表征静电感应的强弱。静电感应使周围物体带电，而如果电压达到某一级别，则会产生电气事故，又称为电磁干扰，如果有维修人员，可能会被电击。对超高压变电站的线路参数进行理论分析和仿真，用ANSYS软件仿真，可以得出静电感应电压的影响因素为线路运行情况、平行线路长度、输电线高度、回路之间的距离等。因此采取的相应措施可以为在停运线路上挂接地线，减小线路的沿线感应电压。线路工人在进行试验接线时，先将试验线和仪器连接好，实验人员带上绝缘手套，使用绝缘杆以防发生电击事故。