阻抗

阻抗（共12篇）

阻抗 篇1

摘要：运用CFD的方法对T型分岔管和有连接管的阻抗式调压室模型进行了数值模拟。经比较得出, 数值模拟计算所得的调压室阻抗系数与模型试验得到的经验值基本一致, 表明CFD方法可以运用于调压室设计。通过对比研究发现调压室连接管的长短只影响调压室沿程阻力损失, 与局部阻力损失并没有关系。

关键词：数值模拟,调压室,阻抗系数

0前言

调压室是建立在压力水道上的建筑物, 以反射压力管道中传来的水锤波, 从而减小及避免水锤对压力管道的影响[1]。调压室主要由调压室前后有压管道部分、调压室与有压管道链接处的分叉部分、调压室自身的阻抗孔部分及内部突扩部分组成。作为水工结构中输水系统的重要组成部分, 调压室一直是研究单位和学者们所关注和研究的重点。如果不能正确的判断和选择其水力特性参数, 不仅会影响水电站的安全稳定, 甚至直接导致整个工程项目的失败。

对于调压室的阻抗系数, 近年来国内对调压室阻力系数的研究有了很大的进步, 刘启钊、蔡付林、宋长福等人[2,3,4]通过试验研究得出了简单调压室和有长连接管的阻抗式调压室阻抗系数关于流量比的拟合公式和关系曲线, 并推导出了阻抗式调压室局部水头损失表达式。但这些研究只是针对比较简单的阻抗式调压室, 并没有结合CFD方法对几种典型简单调压室进行试验对比分析。因此本文将在总结前人结果的基础上, 以CFD软件为平台, 对几种典型调压室进行数值模拟与试验对比分析, 研究调压室结构及各种边界条件下对其阻抗系数的影响。

1 数值模拟

1.1 控制方程

(1) 连续方程:

(2) Reynolds时均N-S方程:

(3) k-ε模型方程:

式中:为经验常数, 其值分别取1.44、1.9、1.0、1.2;C2ε的大小取决于主流方向与重力方向有关。平均速度引起的湍动能产生项Gk, 其计算公式为:;当流体可压时, 浮力引起的湍动能产生项Gb (本问题文研究中不计) ;当流体可压时, 湍动中脉动扩张的贡献YM (在本问题研究中也不计) [6]。

1.2 计算方法与边界条件

本文采用基于同位网格的SIMPLEC算法实现对速度和压力之间的耦合;应用有限体积法离散控制方程;对流项采用二阶迎风离散格式, 扩散项采用中心差分格式;近壁区域流动通过标准壁面函数法描述, 使用标准k-ε湍流模型封闭方程组[7]。在本文的所有研究对象模拟中, 进口边界条件均采用速度进口, 出口边界均采用自由出流。

2 计算结果与分析

2.1 T型分岔管阻抗系数

T形岔管调压室阻抗系数主要取决于三管连接处的修圆半径、分流与汇流比和管长管径[6]。本文研究所采用如图1 (管内径均为0.1m, 管道长度为1m, 大井高度1m) T形岔管调压室模型。在两种流态下, 通过不同分流比进行CFD计算并与文献[1]中T型分岔管调压室模型试验数据进行对比。由图1可知, 其CFD计算值与经验值趋势变化基本一致, 随着分流比Q2/Q1变化, ξ12、ξ13均先减小后变大, ξ12在0.2~0.6之间与经验值相差较大, 但是其误差均在0.1之内;ξ13随着流量比Q2/Q1的增大与经验值的差距越来越小, Q2/Q1为0.6是个转折点, Q2/Q1>0.6是最大误差为0.15, Q2/Q1<0.6后误差越来越小, 模拟数值基本与经验值符合。

2.2 有连接管的阻抗式调压室阻抗系数

本文研究的带连接管的阻抗式调压室模型如图3 (引水管道内径0.1m, 长3m, 大井内径0.33m, 长度1.5m, 调压室连接管内径0.2m, 长度1m) 所示。在不同的流态和流量比下进行数值模拟计算, 与文献[2]中试验数据进行对比。由图2可知, 随着分流比的Q2/Q1变化, ξ12、ξ13先减小后变大, 数值模拟曲线基本贴近经验值曲线, ξ12在0.2

2.3 CFD计算监测面位置与阻抗系数关系

在本文中, 根据文献[2]其CFD计算监测面设置在3~5倍管径距离处。简单调压室模型中结构简单, 通过数值模拟已经得出调压室内部速度场和压力场的变化, 而到管道3倍管径中趋于平缓, 故采用3倍管径作为其监测面进行数值模拟。但是带有连接管阻抗式调压室相对来说比较复杂, 对监测面的设置有不同的要求。故对其在分流流态下在进行数值模拟验证计算。由图3可以看出:阻抗式调压室设置对3倍管径和5倍管径分别设置监测面, 两者计算得出的调压室阻力系数与文献[2]比较, 由图3知, 相对于3倍管径与经验值的阻抗系数非常接近, 5倍管径监测面计算所得的阻力损失系数远远大于两者, 这也说明监测面位置的变化, 对阻抗系数存在影响。

2.4 连接管长度与阻抗系数关系

在研究连接管长度对阻抗系数影影响时, 四组调压室模型的连接管长度依次递增之外其余结构尺寸均与上述验证的有连接管调压室模型尺寸一致, 为了排除沿程损失的影响, 在进行CFD计算时, 管道内壁均考虑为光滑壁面。由图4可以看出, 在分流流态下, 不论连接管长度为0.1、0.2、0.3或者0.4m, 数值模拟计算得出的ξ12和ξ13都非常一致, 这说明在阻抗式调压室中, 连接管的长短影响调压室沿程阻力损失, 与局部阻力损失并没有关系。

4 结语

(1) 用CFD对两种典型调压室模型数值模拟, 与文献中试验经验公式对比分析, 两者数值较为吻合, 验证了CFD数值模拟在调压室阻力系数研究中的可行性。

(2) 在阻抗式调压室阻力系数数值模拟中, 比较了检测面在3倍和5倍管径时两者对数值模拟结果精度的影响, 结果表明:在阻抗式调压室模型进行数值模拟时两者差距很小, 一般选取3倍管径即可。

(3) 对连接管长度不同的四个阻抗式调压室模型分析研究, 在CFD计算中去除管道内壁粗糙度的影响, 结果表明:阻抗式调压室的连接管长度只是影响其内部管道沿程阻力损失, 与其局部阻力损失并没有关系, 故在实际的水电工程计算中, 可以只考虑沿程阻力损失根据现场情况对调压室连接管长度进行调整。

参考文献

[1]DL/T5058-1996, 水电站调压室设计规范[S].

[2]刘启钊, 彭守拙.水电站调压室[M].北京:水利水电出版社, 1995.

[3]蔡付林, 胡明, 曹青.有长连接管的阻抗式调压室阻抗损失系数研究[J].水电能源科学, 2001, 19 (4) :40-42.

[4]宋长福.阻抗式调压室水力性能研究[D].南京:河海大学, 2004.

[5]王福军.计算流体动力学分析-CFD软件原理与分析[M].北京:清华大学出版社, 2004.

[6]程永光, 杨建东.用三维计算流体力学方法计算调压室阻抗系[J].水利学报, 2005, 36 (7) :787-792.

[7]吴玉林, 刘树红, 钱忠东.水力机械计算流体动力学[M].北京:中国水利水电出版社, 2007.

阻抗 篇2

1.概述

接地系统是影响用电系统稳定、安全、可靠运行的一个重要环节，为了用电设备系统稳定的工作，须有一个接地参考点。至于如何接地，采用何种接地方式较好、较正确，人们看法不一，国内有关规程也不够明确和统一，国外用电设备厂商对接地系统的要求也不尽相同，但对用电设备必须可靠接地的认识是统一的。接地系统基本分为两种形式，一是有按需要接地系统的功能而单独设计的各自的专用接地系统，二是将各种功能的接地系统联在一起组成一个公用接地系统。

2.独立接地系统

将系统的直流地（逻辑地）与交流工作地，安全保护地和防雷地、供电系统地相互独立。为了防止雷击时反击到其它接地系统，还规定了它们相互之间应保持的安全距离。采用独立接地方式的目的，是为了保证相互不干扰，当出现雷电流时，仅经防雷接地点流入大地，使之与其它部分隔离起来。有关规程提到若把直流地（逻辑地）防雷地分离时，其间距离应相距15米左右。在不受环境条件限制的情况下，采用专用接地系统也是可取的方案，因这可避免地线之间相互干扰和反击。

3.共用接地系统

建筑物为钢筋混凝土结构时，钢筋主筋实际上已成为雷电流的下引线，在这种情况下要和防雷、安全、工作三类接地系统分开，实际上遇到较大困难，不同接地之间保持安全距离很难满足，接地线之间还会存在电位差，易引起放电，损害设备和危及人身安全。考虑到独立专用接地系统存在实际困难，现在已趋向于采用防雷、安全、工作三种接地连接在一起的接地方式，称为共用接地系统。在IEC标准和lTU相关的标准中均不提单独接地，国标也倾向推荐共用接地系统。共用接地系统容易均衡建筑物内各部分的电位，降低接触电压和跨步电压，排除在不同金属部件之间产生闪络的可能，接地电阻更小。

在共用接地系统基础上，可以进一步把整个机房设计成一个等电位准“法拉第笼”，图1为建筑物“笼式”结构示意图，建筑物防雷、电力、安全和计算机共用一个接地网，接地下引线利用建筑物主钢筋，钢筋自身上、下连接点应采用搭焊接，上端与楼顶避雷装置、下端与接地网，中间与各层均压网、环形接地母线焊接成电气上连通的“笼式”接地系统。接地电阻一般应小于1Ω，为减少外界电磁干扰，建筑物钢筋、金属构架均应相互焊接形成等电位准“法拉第笼”。这种结构系统，不同层接地母线之间可能还有电位差，应用时仍要注意。

2.1共用接地系统构成

2.1.1接地体（又称接地电极或地网）。接地体是使系统各地线电流汇入大地扩散和均衡电位而设置的与土壤物理结合形成电气接触的金属部件。

联合接地方式的接地体由两部分组成：即利用建筑物基础部分混凝土内的钢筋和围绕建筑物四周敷设的环形接地电极（由垂直和水平电极组成）相互焊接组成的一个整体的接地体。

2.1.2接地引入线。接地体与接地总汇集线之间相连的连接线称为接地引入线。接地引入线应有足够的导流面积，并作防腐蚀处理，以提高使用寿命。

2.1.3接地汇集线。接地汇集线是指在建筑物内分布设置可与各系统接地线相连的一组接地干线的总称。

根据等电位原则，提高接地有效性和减少地线上杂散电流回窜，接地汇集线分为垂直接地总汇集线和水平接地分汇集线两部分。

①垂直接地总汇集线：垂直贯穿于建筑物各层楼的接地用主干线。其一端与接地引入线连通，另一端与建筑物各层钢筋和各层水平接地分汇集线分层相连，形成辐射状结构。垂直接地总汇集线宜安装在建筑物中央部位，也可在建筑物底层安装环形汇集线，并垂直引到各机房的水平接地分汇集线上。

②水平接地分汇集线：分层设置，各通信设备的接地线就近引入到水平接地分汇集线上。

2.1.4接地线。系统内各类需要接地的设备与水平接地分汇集线之间的连线。其截面积应根据可能通过的最大电流确定，并不准使用裸导线布放。

2.2地线反击电压

采用共用接地之后出现的新问题，是出现地线反击电压现象。地线反击是由于雷电流流过低网，使正常情况下处于低电位的接地导体的电位升高，经地线反击到电子设备，使设备出现过电压。地线反击也属传导性干扰，对微电子设备也会造成很大的危害，而这也是造成设备损坏的重要因素，但这一点往往被人们忽视。地线反击和接地系统有着密切关系，接地冲击电阻越小，反击电压也就越低给设备造成的危害也就越小。

雷击大楼后，接地系统的电位升高，使所有与它连接的设备外壳带上了高压。而计算机设备又是经过信号线或电源线引至远端的零电位点。于是升高的外壳电位便在设备的平衡电位纵向绝缘上出现高压，并可能导致绝缘被击穿。为此大楼进线应用金属护套电缆或电力电缆加强绝缘，隔离或分流限幅等方法，均可收到防护的效果。加强绝缘，就是提高界面处直接承受冲击电压的介质的绝缘水平，使其不被过电压击穿。隔离，如在电源进线上，加1∶1的隔离变压器，使用电设备与供电电源没有电气上的连接，相当于将反击电压转移到隔离变压器的初线和机壳之间，从而保护了设备的安全，见图2.信号线侧亦可采用类似措施。分流限幅，其实就是利用纵向保护，当大楼提高了电位之后，启动线路防雷器的纵向保护元件，把冲击电流引到线路上。因地电位的提高，实际上相当于从线路进入极性相反的冲击波，线路上防止雷电冲击波侵入的纵、横向保护，在这种情况也起保护作用。因此不论采用何种接地方式，系统和外界的连线总是应该安装防止纵、横向瞬间过电压的保护设备。采用共用接地后，有可能因设计或施工不合理，在设备之间产生干扰，应该引起注意，并应采取相应措施予于消除。

处于不同接地点的电子设备（不在一幢大楼内的电子设备，很可能就不是一个接地点）。彼此互连时应采取隔离或其他防反击措施。

雷击建筑物或附近地区雷电放电所产生的瞬变电磁场，会在建筑物内信号线路接口处产生瞬态过电压，此过电压大小与布线走向等有关，因此合理布线、屏蔽及接地也是很重要的。

4.接地电阻的组成及降阻

接地在防雷工程中的作用举足轻重，一个良好的接地系统不仅会使雷电流泄放的速度加快，缩短雷电压在建筑各系统停留的时间，而且有利于降低雷电流入地时地电位瞬间升高的幅度。

4.1接地电阻构成

接地装置的接地电阻由以下几部分构成：

4.1.1接地引线电阻，是指由接地体至需接地设备接地母线间引线本身的电阻，其阻值与引线的几何尺寸和材质有关。

4.1.2接地体（水平接地体、垂直接地体）本身的电阻，其阻值与接地体的材质和几何尺寸有关。

4.1.3接地体表面与土壤的接触电阻，其阻值与土壤的性质、颗粒、含水量及土壤与接地体的接触面和接触的紧密程度有关。

4.1.4散流电阻是从接地体开始向远处（20米）扩散电流所经过的路径土壤电阻，决定散流电阻的主要因素是土壤的含水量。

接地电阻虽由四部分构成，但前两部分所占接地电阻的比例较小，起决定作用的是接触电阻和散流电阻。故降低接地电阻应从这两部分开展工作，从接地体的最佳埋设深度、不等长接地体技术及化学降阻剂等方面来讨论降低接触电阻和散流电阻的方法。

垂直接地体的最佳埋设深度，是指能使散流电阻尽可能小，而又易达到的埋设深度。决定垂直接地体最佳深度，应考虑到三维地网的因素，所谓三维地网是指接地体的埋设深度与接地网的等值半径处于同一数量级的接地网（即埋设深度与等值半径之比大于1/10）。在可能的范围内埋设深度应尽可能取最大值，但并不是埋设深度越深越好，如果把垂直接地体近似为半球接地体，其电阻为：

R=ρ/2πr=ρ/2πL

式中、ρ—土壤电阻率；

L—垂直接地体的埋设深度。

从式中可见，R与L成反比，为使R减小，L越大越好，但对上式偏微分：

aR/aL=-ρ/2πL2

可以得出，随着L的增大，降阻率aR/aL与L2成反比下降，就是当增大L到一定程度后，基本上呈饱和状态，降阻率已趋近于零。垂直接地体的最佳埋设深度不是固定的，在设计中应按接地网的等值半径，区域内的地质情况来确定，一般取3.5～1.5米之间为宜。

4.2不等长接地体技术

由于在接地网中各单一接地体埋设的间距，一般仅等于各单一接地体长度的两倍左右，此时电流流入各单一接地体时，受到相互的制约而阻止电流的流散，即等于增加了各单一接地体散流电阻，这种影响电流流散的现象，成为屏蔽作用。如图3所示：由于屏蔽作用，接地体的散流电阻并不等于各单一接地体散流电阻的并联值，此时，接地体组的散流电阻为：

Ra=RL/nη

式中RL—单一接地体的散流电阻；

n—接地体组并联单一接地体的根数；

η—接地体的利用系数，它与接地体的形状和位置有关。

从理论上说，距离接地体20米处为电气上的“地”，即两接地体间距大于40米时，可以认为接地体的利用系数η为1.在接地网的接地体的布置上，是很难作到两个单一接地体相距40米，为解决在设计实践与理论分析中的矛盾，采取不等长接地体技术，能取得良好的效果。不等长接地体技术，即为各垂直接地体的长度各不相等，在接地体的布置上，采取垂直接地体布置为两长一短或一长两短，以使接地体组间的屏蔽作用减小到最小程度。不等长接地体技术，从理论上到实践中应用，都较好地解决了多个单一接地体间的屏蔽作用问题，以提高各单一接地体的利用系数，降低接地体组的散流电阻。

4.3化学降阻剂的应用

化学降阻剂的降阻机理是，在液态下从接地体向外侧土壤渗出，若干分钟固化后起着增大散流电极接触面积的作用，因降阻剂本身是一种良好的导体，将它使用于接地体和土壤之间，一方面能够与金属接地体紧密接触，减小接地体与土壤的接触电阻，形成足够大的电流流通截面。另一方面，它能向周围的土壤渗透，降低土壤的电阻率，在接地体周围形成一个变化的低电阻区域，从而显著扩大接地体的等效直径和有效长度，对降低接触电阻及散流电阻有着明显效果。如JZG—02型长效防腐降阻剂的使用寿命可达以上，在其寿命周期内性能稳定，不需要维护保养，仍能具有良好的电解质性能和吸水性，保持其良好的物理化学机理。

接地的设计，要根据UPS装置的技术要求和所处的地区的地理、地质条件，采取不同的措施，以最高的性能价格比来设计其接地，在设计中应采用新技术和新材料。因“接地工程学”是一门多学科的边缘学科，它涉及到地质、电磁场理论、电气测量、应用化学、钻探技术、施工技术等多门学科，故仍需要在今后的工作中去研究，在实践中不断的探索，以确保电源装置的安全可靠运行。

5.接地电阻测量方法

影响接地电阻的因素很多：接地极的大小（长度、粗细）、形状、数量、埋设深度、周围地理环境（如平地、沟渠、坡地是不同的）、土壤湿度、质地等等。为了保证设备的良好接地，利用仪表对接地电阻进行测量是必不可少的`，接地电阻的测量方法可分为：电压电流表法；比率计法；电桥法。按具体测量仪器及布极数可分为：手摇式地阻表法；钳形地阻表法；电压电流表法；三极法；四极法。在此主要介绍电压电流表法。

5.1电压电流表法

电压电流表测量接地电阻法见图4.图中的电流辅助极是用来与被测接地电极构成电流回路，电压辅助极是用来测得被测接地电位。采用该方法保证测量准确度的关键在于电流辅助极和电压辅助极的位置要选择适合。如在辅助电流极以前，电压表已有读数，说明存在外来干扰。

按DL475-92《接地装置工频物性参数的测量导则》规定，当大型接地装置如110kV以上变电所接地网，或地网对角线D≥60m需要采用大电流测量，施加电流极上的工频电流应≥30A，以排除干扰减少误差。

5.1.1电压电流三极直线法。电压电流三极直线法是指电流极和电压极沿直线布置，三极是：被测接地体、测量用电压极和电流极，其原理接线如图5所示。一般d13=（4～5）D，d12=（0.5～0.6）d13，D为被测接地装置最大对角线长度，点2可以认为是处于的零点位。根据测量导则（DL475-92），如d13取（4～5）D有困难，而接地装置周围的土壤电阻率又比较均匀时，d13可以取2D，d12取D值。测量步骤如下：

①按图4接线。

②记录初始的电压值V0.

③通电后，记录电流值I1、电压值V1.

④将电压极沿接地体和电流极连接方向前后移动3次，每次移动的距离为d13的5%，记录每次移动后的电流和电压数值，取3次记录的电压和电流值的算术平均值，作为计算接地体的接地电阻的电压和电流值。

5.1.2电压电流三极三角形法。电极如图6所示布置，一般取d13=d12≥2D，夹角θ≈30度（或d23=1/2d12），测量步骤与电压电流三极直线法相同。

5.2手摇式地阻表测量原理

手摇式地阻表是一种较为传统的测量仪表，它的基本原理是采用三点式电压落差法，其测量手段是在被测地线接地极（暂称为X）一侧地上打入两根辅助测试极，要求这两根测试极位于被测地极的同一侧，三者基本在一条直线上，距被测地极较近的一根辅助测试极（称为Y）距离被测地极20米左右，距被测地极较远的一根辅助测试极（称为Z）距离被测地极40米左右。测试时，按要求的转速转动摇把，测试仪通过内部磁电机产生电能，在被测地极X和较远的辅助测试极（称为Z）之间“灌入”电流，此时在被测地极X和辅助地极Y之间可获得一电压，仪表通过测量该电流和电压值，即可计算出被测接地极的地阻。

5.2.1钳形地阻表测量原理。钳形地阻表是一种新颖的测量工具，它方便、快捷，外形酷似钳形电流表，测试时不需辅助测试极，只需往被测地线上一夹，几秒钟即可获得测量结果，极大地方便了地阻测量工作。钳形地阻表还有一个很大的优点是可以对在用设备的地阻进行在线测量，而不需切断设备电源或断开地线。

虽然钳形地阻表测试时使用一定频率的信号以排除干扰，但在被测线缆上有很大电流存在的情况下，测量也会受到干扰，导致结果不准确。所以，按照要求，在使用时应先测线缆上的电流，只有在电流不是非常大时才可进一步测量地阻。有些仪表在测量地阻时自动进行噪声干扰检测，当干扰太大以致测量不能进行时会给出提示。

5.3地阻表测量注意事项

从上面的介绍可以看出，钳形地阻表和手摇式地阻表的测量原理完全不同。手摇式地阻表在使用时，应将接地极与设备断开，以避免设备自身接地体影响测量的准确性，手摇式地阻表可获得较高的精度，而不管是单点接地和多点接地系统；对于钳形地阻表，其最理想的应用是用在分布式多点接地系统中，此时应对接地系统的所用接地极依次进行测量，并记录下测量结果，然后进行对比，对测量结果明显大于其它各点的接地桩，要着重检查，必要时将该地极与设备断开后用手摇式地阻表进行复测，以暴露出不良的接地极。

在单点接地系统中应慎用钳形地阻表，从它的工作原理中可以看出：钳形地阻表测出的电阻值是回路中的总电阻，只有Rx》1／（1/R1+1/R2+.。。+1/Rn）时，该阻值才近似于我们要测的接地极地阻，而这个条件，在很多情况下，尤其是在单点接地系统中是不满足的。对于已埋设好而尚未与设备连接的开路接地极，其地阻根本不能用该仪表进行测量。钳形地阻表在使用中应注意以下几点：

①注意是否单点接地，被测地线是否已与设备连接，有无可靠的接地回路。开路接地极，不能测量；接地回路不可靠，测量结果不准确（偏高）。

②注意测量位置，选取合适的测量点；选取的测量点不同，测得的结果是不同的，测量有时会遇到无处可夹的情况，在条件允许的情况下，可暂断开原地线连线，临时接入一段可夹持的跳线进行测量。

③注意“噪声”干扰；地线上较大的回路电流对测量会造成干扰，导致测量结果不准确，甚至使测试不能进行，很多仪表在这种情况下会显示出“Noies”或类似符号。

摘要：文中介绍了接地系统的作用，分析了独立接地系统和共用接地系统的性能和特点，阐述了接地电阻的构成及施工和降阻方法。简介了接地装置的施工接地电阻测量方法及测量注意事项。

心理辅导课中的阻抗及处理 篇3

〔关键词〕心理辅导课；阻抗；处理

〔中图分类号〕G44 〔文献标识码〕B 〔文章编号〕1671-2684（2012）19-0014-03

在心理学领域，阻抗指在心理咨询过程中来自来访者或咨访关系中妨碍心理咨询进行的力量或因素。从本质上讲，阻抗是来访者对于心理咨询过程中自我暴露与自我变化的抵触与抗拒。它常表现为人们对某种焦虑情绪的压抑，对某种痛苦经历的回避，对触动某些特定事件的抵触，或是对某种行为及认知改变的拒绝等。阻抗是心理咨询过程中的特定现象，是影响心理咨询顺利进行的重要因素。

学校心理辅导课属于团体辅导，心理辅导课上出现阻抗并不奇怪。出现在心理辅导课堂中的阻抗在性质上与心理咨询或治疗中的阻抗是一样的，对心理辅导课的效果有不容忽视的影响。心理教师必须积极对待、妥善处理，才能实现心理辅导课预期的效果。反之，如果任由阻抗发展或处理不当，就会降低心理辅导课的效果，甚至会导致一堂心理辅导课泡汤。如何处理心理辅导课中的阻抗是一个具有实际指导意义和理论研究价值的问题，国内这方面的研究目前在公开的文献中尚没见到。本文试图从心理辅导课中阻抗的表现、对心理辅导课的影响、对阻抗的处理几个方面进行探讨。

一、 心理辅导课中阻抗的表现

（一）对心理辅导教师的阻抗

这类阻抗可以出现在心理辅导课的任何环节，具体表现如下：

1. 拒绝教师的安排。在分组、活动中均不积极，勉强应付。

2. 负移情。学生把心理教师视为过去经历中某个给他带来挫折、不快、痛苦或压抑的对象，在心理辅导课堂情境中，将原有的情绪转移到了心理教师身上，从而在行动上表现出不满、拒绝、敌对、被动、抵抗、不配合等。

3. 过多地探究和询问心理学专业知识，借询问心理专业知识回避对自己心理问题的深入探索，“王顾左右而言他”。

（二）对心理辅导活动的阻抗

1. 拒绝对自己内心世界的探索。对个体内心的探索是心理辅导课的必然环节，否则只是流于浅表层面的活动，没有触及到问题的心理层面，会使辅导的效能受影响。

2. 推诿。把造成问题的原因推给他人或外界因素，回避个人的原因。

3. 沉默。当课堂中涉及某些问题或环节时，以沉默应对。

4. 过度地关心其他同学的问题。对其他同学的问题颇感兴趣，不断追问和探究，转移他人对自己问题的注意力。

（三）情绪反应的过度激活

情绪过度强烈，甚至失控，在小组活动中过多地占用时间资源，影响其他同学，不顾活动规则和时间限制，赘述、啰嗦，用大量诉说代替对问题的深入探讨。

以上我们分析了阻抗在心理辅导课中的表现，实际上阻抗的表现形式还不只上面这些，而且可能在一个人身上兼有几种表现。在很多情况下，对阻抗的正确认识就是心理辅导课取得突破性进展的开始。

二、 对阻抗的理解

阻抗出现在心理辅导课堂上，势必会对心理辅导课产生这样或那样的影响。阻抗对心理辅导课的影响就其本身来说是一种负性的变量，但是，如果我们科学地认识并正确处理，则可化弊为利。

（一）阻抗对心理辅导课的影响

1. 影响心理辅导课的教学目标。在心理辅导课堂上，阻抗不论以哪种形式出现，都会直接或间接地影响辅导效果即教学目标的实现。组织教学时对分组的抗拒、拖沓、活动时偏离主题，耗费心理辅导课的时间资源和心理能量，如果不加以调控任其发展就会使辅导效果打折扣。

2. 影响心理辅导进程。心理辅导课的教学环节一般是热身、分组、活动、总结，每个环节都有其既定的任务及资源的配备。心理辅导课的时间是既定的，每个教学环节的时间分配也是设计好了的。阻抗的出现势必会影响心理辅导课的节奏和进度。

3. 影响心理辅导课的氛围。心理辅导课的进行需要创设相应的情境，成功的心理辅导课离不开适宜的氛围，这些对心理辅导活动起着催化、暗示、支持、唤起、维持的作用，良好的氛围大大地增强了心理辅导课的效果，而阻抗则是对这种氛围的破坏。

（二）面对阻抗的积极视角

心理教师的工作就是通过处理阻抗，推进心理辅导课。要做到这点就必须从积极的视角认识和理解阻抗，化弊为利。

1. 阻抗以特殊方式反映有价值的信息，如防御方式、活动方式、个性特点、对生活的追求，如果心理辅导教师洞察到这一点，就可以将这些转化为辅导的积极元素加以利用；阻抗也是学生满足其需要的一种方式，心理辅导教师如果此时给予共情，因势利导，阻抗就具有了积极价值。

2. 阻抗是审视师生关系的窗口。师生关系会在心理辅导课堂中有所体现。不良的师生关系是隐伏在教学活动表象之下的暗礁，会以多种形式表现出来，在心理辅导课堂上就有可能凸显为阻抗。对阻抗的恰当处理，将有助于调整师生关系。心理辅导教师应创造一种能使学生自由感受情感、探索自我、体验活动的氛围，让他们和辅导教师共同完成任务，结成有效的工作同盟。实践证明，良好的师生关系不仅是有效心理辅导的基础，也是化解阻抗的有利因素。

3. 阻抗提供了心理辅导教师自我审视的机会。通过阻抗，心理教师可以发现自身需要改进的地方，心理教师不妨这样问自己：我有刻板印象吗？因为价值观的冲突而轻视学生了吗？有没有过分迁就？有没有把自己的观点强加给学生？辅导过程中是否因为触动了自己内心的某些东西而产生与辅导不相适应的状态？学生的阻抗是不是因自己的反移情引发？等等。这些问题有助于心理教师对心理辅导课的把握，预防自身不适当的反应，及时察觉问题并作恰当的处理。

4. 阻抗的出现并不意味着心理辅导课的失败。阻抗往往能使我们接触到问题的核心，某些阻抗的背后有时会隐藏着学生巨大的心理创伤或重大问题事件。因此，阻抗为我们提供了深化心理辅导的线索，消除阻抗是将问题引向深入的突破口。

5. 阻抗提供了评估心理辅导课进程的信息。阻抗出现在心理辅导课堂上，有时候与心理辅导课的节奏有关。心理辅导教师应该考虑，这堂课的进度是否过快了？自己是不是太急于求成了？热身活动做得够不够？组织方式合适吗？在前面的准备过程中是否存在漏洞？阻抗的出现，提示心理教师对心理辅导课的进度应加以适当的调控，选择更加适合学生实际情况的心理辅导活动进度。

四、心理辅导课中的阻抗处理

（一）识别心理辅导课中的阻抗

阻抗本质上是学生对于心理辅导课中涉及自我暴露与自我变化的抵抗。心理辅导的基本工作路径就是心理操作，包括自我暴露与变化。阻抗是心理辅导的伴生现象，心理辅导课其实是阻抗出现与处理阻抗的过程。在心理辅导课堂上，阻抗的识别有三个方面的工作：一是确定阻抗的类型，二是评估阻抗的强度，三是评估阻抗的规模。

对阻抗的识别主要是借助专业化检测和经验观察。目前国内已经有专门的阻抗量表可供选用。在心理辅导课堂中，一般情况下没必要使用专门阻抗量表进行检测，此时对阻抗的识别主要依靠心理教师的观察。只要在心理辅导课中发现了前面所列的任何征象，就可以认定出现了阻抗。同时，心理辅导课中回答问题的声音特质也可以作为识别阻抗出现的依据，这类声音往往反映了抱怨、祈求、反抗及不合作的信息，心理教师可根据这些表征来推测学生的阻抗情况并对其后续行为进行预测。

心理教师还应注意将阻抗和其他的非阻抗现象鉴别开来。当学生不愿接受某些建议或方法时，不能一概视为阻抗。有时，学生的某些人格特征，如攻击、暴躁或防御心理过强、退缩性等特点，在平时就有所表现，也会出现在心理辅导课中。这些都不是真正的阻抗。

最后要评估的是阻抗的普遍性。心理教师一定要注意，在心理辅导课堂中如果出现阻抗的人数没有超过20%，就可以视为个别问题而留待课后以个别辅导的方式解决，因为心理辅导课面对的是全体学生。只要大多数学生实现了辅导目标就可以视为成功的心理辅导课。不能因为个别学生的问题影响全体学生，这也是心理辅导课与一般心理咨询的不同之处。

（二）心理辅导课中的阻抗处理

处理心理辅导课中的阻抗，常用方法有以下这些。

1. 明确规则。心理教师在辅导课开始前就要把本次课的规则和注意事项对学生讲清楚，请大家共同遵守，这是一个惯例程序。

2. 预先布置，因势利导。心理教师要善于发掘班级学生的心理健康教育资源，将心理辅导的针对性和预防性有机地结合起来。具体的做法就是：给出现阻抗可能性较大的学生安排角色，因为这样的学生也正是心理辅导的难点。心理辅导课中这样的机会很多，如小组活动的记录、计时、声音控制、道具的准备等，都可以安排这样的学生负责，通过角色化的安排赋予他们表现的机会和尊严感，激活他们自我成长的动力和能量，化阻力为动力。

3. 面向全体学生，灵活安排。对于那些对心理辅导课无大碍的阻抗，可以暂时将其搁置一旁继续进行心理辅导。因为心理辅导课的对象是全体学生，以此为基准，对此无大影响即可越过。教师可以即时探察此类反应是否具有普遍性，就此向大家发问：“还有谁有这样的想法，请举手。”还可以这样对个别问题学生说：“你的问题课后老师帮你解决好吗？”

4. 规避团体心理辅导的局限。心理辅导课中的阻抗处理应考虑团体心理辅导的性质，团体心理辅导过程中不适合对个别问题进行深入的探索，成员的过度暴露可能会使自身受到伤害。所以，对于某些情况下的沉默应该允许，因为此时学生也许在对问题进行深入的思考，此时表达出来很可能会使其受到伤害，因为在场的不仅仅有心理辅导教师，还有更多的学生。心理教师可以顺势说：“嗯，你先思考一下。现在让我们来……”或者“你先想想，以后我们找时间再谈好吗？”不要因为学生的沉默等表现而停顿下来，暂时搁置是一种很聪明的处理方法。当对某些问题深入探索时遇到学生不合作，也应该允许，也是为了保护学生。如果对个别学生的个别问题在课上进行深化处理，而该问题在群体中并没有普遍性，最好暂且打住，留待课后个别解决更好。

5. 共情接纳，化解阻抗。建立尊重、温暖、信任和真诚的氛围，增强学生的安全感，使之对威胁的感受降至最小。教师可以向学生解释阻抗的形成和表现，并帮助他们逐步认清阻抗行为背后隐藏的被压抑的动机，从而消除学生对心理辅导的防卫反应。对有意识的阻抗，应直接指出，帮助学生分析原因，引导学生积极参与活动。

6. 专业化操作。有效地处理阻抗，最根本的还是要严格按照心理辅导的专业化规定操作。心理辅导的影响技术对于心理辅导课中的阻抗处理仍然奏效。

7. 心理教师自身的调整。心理教师要保持平和心态，认识到心理辅导不是万能的，团体心理辅导具有巨大的心理干预能量，也存在局限性。心理教师只有积极审视自己，不断提升专业能力，才能出色地胜任学校的团体心理辅导工作。

（作者单位：大连教育学院，大连，116021）

阻抗 篇4

超宽带天线技术[1,2,3,4]最早可追述到20世纪50年代, 美国伊利诺伊大学的V.H. Rumsey与J.D. Dyson提出了非频变天线(Frequency Independent Antennas)的概念,随后出现了等角螺旋天线、阿基米德螺旋天线和对数周期天线等形式。超宽带天线还包括偶极子天线、环天线、V锥天线、双锥天线、波纹喇叭天线、抛物面天线、 Vivaldi天线、TEM喇叭天线、微带天线等天线形式。由于超宽带天线具有工作频带宽的特性,在宽带通信、军事电子对抗、电磁兼容、遥测、反隐身、微波武器等领域得到了广泛的应用。

TEM喇叭由于其结构特性,具有宽频带、方向性好、增益高、高功率容量等特性,因此得到了广泛的应用。1982年,Kanda通过对喇叭天线进行阻抗加载[5],减小了电磁波在天线末端端口的反射从而提高了天线的工作频带。但是这种阻抗加载的方式会消耗一部分电磁波能量,降低了天线主轴方向的远场脉冲峰峰值。 Chien-ping Kao等人基于最优匹配公式[6],设计了不同末端端口阻抗的TEM喇叭天线(极板间距呈线性渐变,极板宽度按最优匹配公式变化),仿真和实验结果表明,比较反射系数,末端端口阻抗为200Ω 的天线小于末端端口阻抗为377Ω(自由空间波阻抗)的天线。但是,这些不同末端端口阻抗[7]的天线的轴向长度不同,不能确定天线辐射性能的改善是由于天线轴向尺寸的改变还是末端端口阻抗的改变。本文通过对指数渐变型TEM喇叭天线[8,9]的仿真分析,得出当天线的轴向尺寸固定时, 天线主射方向的远场脉冲峰峰值与天线末端端口宽度的关系,给出了最佳末端端口阻抗。

1TEM喇叭天线工作原理

TEM喇叭天线[10,11]一般由上、下2块呈线性渐变或指数渐变的极板组成,2块极板相互分离,由同轴线馈电。在馈电点处,由于同轴线特性阻抗与TEM喇叭天线特性阻抗不匹配,流经同轴线的电流转化为电磁波向外辐射。电流流经TEM喇叭天线的极板,在极板之间形成磁场,磁场方向平行于两极板之间的对称面;TEM喇叭天线的上、下极板之间存在电压差,在极板之间形成电场,电场方向垂直于两极板之间的对称面。于是, 两极板之间的电场、磁场形成TEM波向外辐射。

2TEM喇叭天线设计与仿真

标准TEM喇叭天线(如图1所示)由上、下对称的2个三角板组合而成,无限长标准TEM喇叭天线具有恒定特性阻抗,阻抗带宽宽;标准TEM喇叭天线馈电端口宽高比、末端口径宽高比相等,即w1h1= w2h2。标准TEM喇叭天线上、下极板间间距与极板宽度沿轴向方向线性渐变。

2.1天线设计

为了提高天线辐射性能,可采用上、下极板间距沿轴向呈指数渐变的TEM喇叭天线(见图2),此时,TEM喇叭天线极板宽度可采用不同的渐变形式,如线性渐变型、指数渐变型、抛物渐变型等(见图3)。为分析TEM喇叭天线极板宽度渐变方式对天线性能的影响,对3种渐变形式的天线进行建模仿真,分析其辐射特性。

设计的TEM喇叭天线见图2(a),该天线采用50Ω 同轴线馈电,同轴线渐变结构见图2(b),采用这样的渐变结构有利于减小馈电结构的反射,提高辐射效率。

2.2结果分析

图4表示3种类型TEM喇叭天线的驻波比曲线。 由图4可以看出,指数渐变型TEM喇叭天线和抛物渐变性TEM喇叭天线的驻波比在0.8 GHz附近大于2,线性渐变型TEM喇叭天线的驻波比曲线最优,辐射性能最好。

图5表示3种类型TEM喇叭天线的主射方向远场脉冲信号曲线。由图5和表1可以看出,线性渐变型TEM喇叭天线的主射方向远场脉冲峰峰值为0.261 V/m,大于另外2种TEM喇叭天线。

3末端端口阻抗

3.1平行板特性阻抗

平行板的特性阻抗公式为:

其中:

式中:εr是平行板间介质的相对介电常数;w是平行板的宽度;d是平行板间间距。

3.2末端端口阻抗

采用以上所示的线性渐变型TEM喇叭天线,分析天线末端端口阻抗与天线主射方向远场脉冲峰峰值的关系。图6表示天线其他结构参数一定下,天线的主射方向远场脉冲峰峰值与天线末端端口的极板宽度W的关系曲线。由图6可以看出,天线的远场脉冲峰峰值随着极板宽度W增大而增大,当W取31 cm时,天线的远场脉冲峰峰值达到最大值0.263 V/m,然后W继续增大, 脉冲峰峰值开始减小。远场脉冲峰峰值最大时的脉冲信号如图7所示。

将w d =0.71带入平行板特性阻抗公式可得天线末端端口阻抗为215 Ω。当末端端口阻抗为215 Ω时,天线的主射方向远场脉冲峰峰值最大。

4结语

心理咨询来访者阻抗现象的分析 篇5

心理咨询来访者阻抗现象的分析

阻抗作为心理咨询过程中的伴生现象,其本质是来访者对于心理咨询过程中自我暴露与自我变化的抵触与抗拒.来访者阻抗的表现形式多种多样;阻抗产生的原因有内在的`,也有外在的.针对来访者产生的不同阻抗类型,一个合格的心理咨询师应该具备多种基本职业技能,这是心理咨询成败的关键.

作 者：邓志军 程肇基 作者单位：东华理工学院,江西,抚州,344000;上饶师范学院,江西,上饶,334001刊 名：上饶师范学院学报英文刊名：JOURNAL OF SHANGRAO NORMAL COLLEGE年，卷(期)：24(5)分类号：B849关键词：阻抗 来访者 心理咨询 心理咨询师 分析

阻抗 篇6

一、什么是阻抗？

阻抗是学生在师生交流过程中自我暴露与自我变化的抵抗。它可表现为学生对某种焦虑

情绪的回避，或对某种不愉快经历的否认。因此积极地认识阻抗的表现形式，并加以有效地克服，可增进教师与学生之间的心理沟通，也能促进学生对自己的思想行为方式的领悟。

阻抗的表现形式多种多样。它可以是言语的，也可以是非言语的，它可以表现为学生对老师指出的问题或要求的回避与制止，也可体现为学生对教师的敌对或依赖，还可以表现为学生对特定认知，情感方式等的阻抗。

二、现就学生常见的阻抗方式做一分析：

（一）、阻抗在讲话程度上学生主要以沉默的形式出现。

沉默往往表现为学生对于师生关系的某种强烈的抵触情绪。要缓解这种情绪不可强求。教师要注意将阻抗性的沉默和反省性的沉默区分开来，前者是敌对的表现，而后者是领悟的需要。

（二）、学生与老师交流过程中的几种沉默形式：

1、怀疑型由于学生不完全相信老师而不把某些信息说出来或尚在犹豫中。他们往往会表现出不安的神情，用疑虑，探索的眼光打量老师。

2、茫然型学生对老师提出的问题，不知说什么好，什么是老师想知道的，什么是重要的内容，有时连学生自己也搞不清楚自己到底是什么问题，所以无法表达或表达不清，或者是想说的太多，而一时陷入沉默状态。这时学生的目光常常是游移不定的，会有询问的色彩。

3、情绪型学生可能是由于情绪所致。如气氛，羞愧，害怕等。

4、思考型当学生正在反思老师的话时，或正在体验某种情绪，感情，学生的沉默就是一种积极的自我探索。

5、内向型由个性原因所致的沉默。内向不善言谈，沉默是他与人交往的经常方式。

6、反抗型学生不愿提及老师所谈之事，老师非要让他讲出来，所以用沉默的方式反抗。伴随沉默的是怀疑，无所谓，随心所欲，很不耐烦，甚至气愤，敌意等。

沉默行为的出现，将使师生之间的交流无法进行，导致紧张，压抑，尴尬。只有第四种情况是具有建设性意义的。教师要针对不同情况采取主动，最重要的是重视良好师生关系的建立，同时注意提高面谈的技巧。

良好师生关系的建立包括：尊重，热情，真诚，共情，积极关注。不在这里赘述。面谈的技巧需要在这里说明。

教师在沉默出现时要保持镇静，因为自己的急躁不安会加强沉默时的紧张，有时甚至是对立的气氛，同时也会减低教师在学生心目中的形象。反过来给学生一种不慌不乱，沉着冷静的印象，则会给学生一种可信，充满信心和力量的感觉。

如果学生的沉默是由思考引起的，教师最好等待，同时以微笑，目光，点头表示自己的关注，理解和鼓励，不可打断学生的思路。若沉默时间过长，教师可关切询问，协助其思考。

如果发现学生吞吞吐吐，欲言又止，犹豫不决时，应给予鼓励和必要的保证。如：“你不必担心”“你放心，我会对你所说的事保密的，请你相信我”“你不必怕，有什么尽量讲出来，我们一起分析商量”。这种情况一般发生在与学生交流的开始或是所谈问题在学生看来很严重，内心很矛盾时。

当学生以沉默表示气氛对抗时，教师要及时发现，寻找原因采取主动、和好、鼓励宣泄的方法。若是由教师自己的不当引起，应主动说明，采取建设性的交流方法。

因个性原因导致的沉默，教师应以极大的热情和耐心加以引导。多用倾听技巧多做主动地反应，善于领会他们已说的和想说的内容，切不可急躁，不耐烦，否则学生可能会更退缩更沉默。

沉默现象有可能是师生之间的危机，也可能是一种契机。有时是激战前的寂静，黎明前的黑暗，有时是问题的爆发或无声的交流。教师对学生的沉默现象应予以高度重视，把握时机仔细分析，找到问题的突破口。尤其不能使学生因愤怒而产生的沉默的阻抗因教师的权威而没有得到释放，缓解，梳理，转介于处理其它人际关系问题中，产生过激行为和不可预测的后果。

（三）、学生的阻抗还有一种重要的表现形式——顺从。

顺从是指学生对教师讲的每一句话都表示绝对的赞同和服从，态度极为诚恳。但事后，在行为和态度上没有多大的改变。顺从具有隐蔽性的特点，教师不易觉察。

针对这样的学生建议教师为他做个人行为，态度记录。利用跟踪记录和定期反馈的方法，把他的行为，态度，认知系统化，具有可对比性。记录内容为教师每次与其谈话的内容，双方的看法，尤其注重学生个人的看法，必须要求学生把对自己的评价，自己下一步将要改进的方面，落实到纸上，签字。落实到纸上是为了监督其行为，对其具有约束力。这种方法似乎每一位老师都用过，我们曾经称其为“思想汇报”。其实，“思想汇报”是一个很笼统的概念，而且对于那些能说会道，善于揣测老师心理的学生来说实在是一件小事，写多少次都是没有意义的。而行为与态度记录则将“思想汇报”具体化，在学生写反思之前先总结自己近一段时间的行为，态度，情绪，内心体验。这几项需要在教师细致，全面的指导下完成。指导是教师在学生无意识中规定了他所写内容的范围，并引导其向自身存在的认知问题的错误方面进行归纳和分析，在经过一段时间的记录后，把其详细记录反馈给学生看，在系统的综合量表中，学生才能承认其处理问题的不正确性和认知中的错误观念，有理有据才能使这样的学生用合理的信念指导自己的行为，形成健康的心理。让他们知道回避和敷衍是解决不了问题的，闪烁其词的眼神后必有言不由衷的话语，用学生现在的谎话推理，判断，分析他先前说过的话，使其内心有被揭露感，在自相矛盾中，去寻找到正确的认知和解决问题的方式。

这一解决阻抗的策略需要教师有耐心，有信心，更要有相关的理论知识和方法的指导，否则好的方法也不会有好的效果。

三、教师应如何应对学生的阻抗。

（一）、解除戒备心理

对于学生的阻抗教师首先要解除戒备心理，不要认为这是学生有意给老师出难题，不合作的表现。教师一方面要了解阻抗的原因和表现形式，以便在阻抗真正出现时，能及时的发现并处理。另一方面不必过分关注学生的阻抗行为，认为学生不尊重自己感到被羞辱，出现不冷静的言语和行为。

（二）、正确的进行判断和分析。

正确的判断和分析有助于减少阻抗的产生。学生最开始谈的话题可能是浅表性的，教师要学会把握其隐藏的深层问题进行指导和教育。

（三）、教师要以诚恳的态度对待阻抗

一旦确认阻抗的存在，可以把信息反馈给学生，但一定要从学生的角度出发，并以诚恳与对方共同探讨问题的态度处理问题。教师可阐明自己的观点争取得到学生对问题一致性的看法。帮助学生减少紧张，焦虑，担心的情绪，最终达到问题的解决。

测量阻抗的振荡轨迹识别 篇7

关键词：系统振荡,继电保护,测量阻抗,振荡轨迹,电势幅值

0 引言

电力系统中的很多扰动, 比如电力系统故障、负荷的突然变动、输电线路的切换等都可能造成系统振荡。系统振荡是一种严重的不正常运行状态, 而不是故障状态。但是振荡时电流、电压不断发生变化, 造成了测量阻抗很可能落入距离保护的动作区内而引起保护的误动作[1,2]。因此现阶段继电保护中有关振荡问题的研究主要集中在振荡与故障的识别以及振荡轨迹的研究2个方面[3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15]。

文献[3-5]分别提出了不同的识别系统振荡模式的方法;文献[6]分析了三相故障距离继电器在系统振荡及振荡中再故障时的动作性能;文献[7]利用广域相量测量技术提出了一种根据系统实时参数自适应调整保护动作门槛值的新算法, 该算法能识别振荡中再发生的各种故障;文献[8]基于小波变化以及神经网络的优点, 构建了一种新型的小波神经网络模型, 该小波网络能够正确、快速识别振荡和各种故障情况;文献[9]提出了一种用级联多分辨率形态梯度变化 (SMMG) 的方法识别振荡中的故障和改进的故障选相方案;文献[10]提出了一种基于阻抗变化率的适用于振荡的新型选相方法;文献[11]提出了一种基于U cosφ波形特征快速识别振荡和对称性故障的方法;文献[12]提出了一种通过电阻元件检测振荡速度实时改变三相故障解锁判据延时的方法;文献[13]提出了一种基于小波变换识别振荡、故障、振荡中再故障的新方法;文献[14]基于振荡中心电压频率和电流频率是否相等, 提出了一种基于电气量频率差异的振荡识别方法;文献[15]基于电压频率的特征提出了一种不受系统结构变化和运行方式变化影响的区分同步振荡和失步振荡的方法。上述文献集中分析振荡和短路识别的问题, 但对于振荡轨迹这一基础问题却研究不足。

经典的振荡轨迹分析方法一般都是基于系统两侧电势幅值相等这一假设条件进行分析的。有时为了方便地确定振荡中心的位置, 还会假定系统各元件阻抗角相同[1]。文献[16]提出了两侧电势不等情况下测量阻抗的振荡轨迹, 结果表明:当两侧电势幅值不等时, 振荡轨迹为圆;两侧电势幅值相等时是圆半径为无穷大和中心无穷大偏移的特殊情况。但文中对轨迹的分析不够详实, 而且理论推导过程比较复杂, 不易掌握。

本文提出了一种全新的分析方法, 即不考虑上述假设条件, 对两侧电势幅值不等和阻抗角任意的情况进行了分析, 得出了两侧电势幅值不等、相角任意时测量阻抗的振荡轨迹, 同时在阻抗平面上确定了振荡轨迹的圆心与半径, 并对2种分析方法进行了比较。由于本文的分析方法没有运用到假设条件, 所以分析结果更具参考价值和应用价值。

1 传统的振荡轨迹分析方法

图1为双电源系统。图中, ZM为保护安装处背后的系统阻抗;ZL为线路阻抗;为系统综合阻抗, 对应于图1中的全部阻抗值之和, 即。在进行振荡轨迹的分析时, 为了方便地给出具有一定指导意义的结论和简洁的公式, 通常引入以下假设条件:

其中, δ为ES和EW间的相位差。

在上述假设条件下, 文献[1]推导了振荡时M处测量阻抗轨迹的经典公式如下:

其中, 。

通常为了更加简便地分析振荡中心的位置, 还会引入一假设条件, 即全系统阻抗角相同。在此假设条件下, 振荡中心的位置位于全阻抗中心处。

在传统的假设条件下, 其振荡轨迹如图2中虚线所示。由图2 (a) 、 (b) 的对比可以看出, 系统阻抗角是否相同, 会影响振荡轨迹的具体位置, 但不会影响到振荡轨迹的形状。

2 本文振荡轨迹分析方法

为了方便叙述, 将图1等效为图3所表示的电路图, 且设:

则保护安装处M的测量阻抗为:

将式 (2) 代入式 (3) 可得:

对式 (4) 进一步整理可得:

由于Zm是复数, 可以将其表示为:Zm=a+j b, 其中, a表示实部, b表示虚部。令

需要注意的是, 上述推导过程并不要求系统各元件的阻抗角相同, 即、arctan (XN/RN) 、arctan (XL/RL) 与arctan (XM/RM) 可为任意值。

将Zm、、ZM代入式 (5) 可得:

对式 (6) 两边取模值:

2.1 m=1时的振荡轨迹分析

当m=1时, 式 (7) 可以化简为:

在ZM、一定的情况下, 式 (8) 所表示的轨迹为一条直线, 如图4中虚线所示。图4中实线表示的是式 (1) 所形成的曲线。通过2条曲线的比较可以看出, 当两侧电势幅值相同时, 2种分析方法所得的振荡轨迹相同。

2.2 m≠1时的振荡轨迹分析

当m≠1时, 对式 (7) 等式两边平方并化简可得:

显然, 在a、b为变量时, 式 (9) 是一个标准的圆方程。

因此, 通过上面的分析可以得出以下结论:

a.当m=1时, 振荡轨迹是一条直线, 见图4。

b.当m≠1时, 振荡轨迹为圆, 并且振荡轨迹的圆心为, 半径

c.当m<1时, 振荡圆心处于复平面的第一象限, 振荡轨迹如图5中虚线所示;当m>1时, 振荡圆心处于复平面的第三象限, 振荡轨迹如图5中实线所示。

需要指出的是, 上述推导过程中对系统阻抗角并无要求, 因此推导得出的结论无论阻抗角是否相同都成立。

为验证推导过程的正确性, 在、ZM=0.8+j3Ω、m=1/1.1的情况下, 利用MATLAB画出式 (4) 所表示的轨迹, 如图6 (a) 所示。由图6 (a) 可以得出, 此时振荡轨迹的圆心为 (10.72, 89.19) , 半径为84.46, 这与理论计算结果相仿, 因此可以说明上述推导的结果是可信的。需要指出的是, 当系统振荡时, 如果两侧功角不能摆到360°, 那么其振荡轨迹是一个圆弧, 见图6 (b) 。

2.3 2种分析方法的对比

分析振荡轨迹是为了发现距离保护是否受振荡的影响。图7为在不同参数下本文方法和传统方法得到的局部放大的振荡轨迹与阻抗方向圆之间的关系, 其中方向圆的直径取为线路全长的1.1倍。

由图7中虚线椭圆中的轨迹可知, 在分析距离保护是否受振荡影响的局部轨迹中, 本文方法和传统方法得到的2种轨迹相差不大, 所以2种方法得到的结论也大致相仿, 如图7 (a) 所示, 2种方法得到轨迹都不受振荡的影响, 因此传统的分析方法在大部分情况下是满足工程需要的。但在某些情形下, 如图7 (b) 所示, 利用本文分析方法得到的轨迹不受振荡的影响, 而传统的分析方法得到的结论是受影响的, 此时2种方法得到的结论相悖。因此传统分析方法虽然具有较强的工程价值, 但其假设条件还是对分析得到的结论产生了一定的影响, 而本文的轨迹分析方法更具有理论指导意义。

3 仿真验证

仿真系统采用图1所示双电源系统, 电压等级为220 k V, 系统参数中, ZM 1=2.42+j 24.91Ω, ZN1=2.18+j 24.91Ω, ZM0=j 8.25Ω, ZN0=j 8.02Ω;线路参数中, 线路全长200 km, ZL1=0.037 6+j 0.423 4Ω/km, ZL0=0.301 0+j 1.270 2Ω/km;下标1、0分别表示正序和零序。振荡周期为1.5 s, 采用全周傅氏算法对保护安装处测量阻抗进行计算。

图8为系统两侧电势幅值比k=0.97时的电压、电流和功率波形, 由图8的波形可以看出此时系统发生了振荡。

图9 (a) 、 (b) 分别给出了k=0.97和k=1.03时测量阻抗的计算结果, 图中同时绘出了测量阻抗的理论值。

表1为测量阻抗的理论值与计算值比较的结果, 定义圆心相对误差为实测圆心与理论圆心之间的距离相对理论半径的百分比。

由表1数据可见, 电力系统发生振荡时, 测量阻抗轨迹近似为一标准圆。仿真过程未采取即时跟踪的算法, 考虑振荡中由系统两侧电动势幅值和频率波动引起的误差后, 认为仿真结果与理论值相符合。

4 结论

发-变组阻抗保护研究 篇8

1 发-变组低阻抗保护原理

发-变组阻抗保护一般装设在发电机机端,利用发电机机端电压、电流按照一定的阻抗原理计算出测量阻抗,大多数阻抗继电器测量原理采用线电压、线电流0度接线方式。即:

发-变组阻抗保护阻抗图形通常为一个偏移特性圆(或椭圆),正方向指向变压器,特性角典型值为85o,如图1所示。当机端测量阻抗进入阻抗圆,并且无闭锁信号则经一定的延时动作于跳闸。

发-变组低阻抗保护的保护范围一般延伸至相邻线路距离I段范围末端(但不宜超出距离I段范围),并对相邻高压母线相间短路具有必要的灵敏度,兼做高压母线相间短路后备保护。

2 主变外部故障时发-变组阻抗保护动作特性

2.1 发-变组接线

发-变组接线示意图如图2所示,主变为Yn,d-11点接线方式,阻抗保护安装在发电机机端,阻抗保护对于相间短路采用的测量方法为采用线电压、线电流0度接线方式。

2.2 高压侧(T侧)BC相发生短路时且不考虑变压器转角时测量阻抗分析

当高压侧BC相发生短路时,若不考虑变压器转角,并且距离采用线电压、线电流0度接线方式。低阻抗保护机端测量阻抗分析如下。

主变高压侧发生相间短路时复合序网如图3所示,根据对称分量法,故障点各序分量如下:

考虑到Yn,d-11点接线方式,保护安装处的各序分量如下:

保护安装处电压电流计算如下:

推导如下:

类似过程可得:

式中:z∑为故障端口阻抗,z∑=z∑1=z∑2=Xd'+XT;XT为变压器短路阻抗,XT=XT1≈XT2;Xd'为发电机次暂态电抗。

由式(1)可以看出,此时测量阻抗的模值将显著增加,而相角也会明显偏向横轴,所以此时阻抗元件很可能拒动。

2.3 高压侧(T侧)BC相发生短路时考虑变压器转

角时测量阻抗分析

当高压侧BC相发生短路时,若阻抗保护通过参数设置考虑变压器Yn,d-11转角。阻抗保护机端测量阻抗如下:

该情况下,阻抗元件可以正确反映高压侧相间故障。

2.4 低压侧BC相发生短路时且不考虑变压器转角

当低压侧BC相发生短路时,若不考虑变压器转角,并且距离采用线电压、线电流0度接线方式。阻抗保护机端测量阻抗如下:

式中:z∑'为故障端口阻抗,z∑'=z∑1'=z∑2'=Xd'+XT;XT1',XT 2'为保护安装处到低压侧故障点的正、负序等效阻抗,XT1'≈XT2'。

该情况下阻抗元件可以准确测量故障距离。

2.5 低压侧BC相发生短路时且考虑变压器转角

当低压侧BC相发生短路时,若考虑变压器转角,阻抗保护机端测量阻抗如下:

该情况下,阻抗元件不能正确反映故障距离,此时测量阻抗的模值将显著增加,而相角也会明显偏向横轴,所以此时阻抗元件很有可能拒动。

通过上述分析可知,当主变发生外部故障时,不论阻抗保护元件算法中有没有考虑变压器接线转角,都无法兼顾变压器高、低压两侧的相间故障。

3 变压器内部故障

变压器发生绕组内部相间故障时,被短接的是绕组的部分电动势而不是整个绕组的电动势,这种情况和线路发生短路故障时全部电动势被短接不同。变压器绕组内部相间故障时测量阻抗的计算分析比较复杂,当故障位置接近变压器出线端时,测量阻抗很小,当故障位置靠近中性点时,测量阻抗趋向无穷大,因为阻抗测量至不仅和变压器内部短路的类型、短路点位置有关,还和两侧的系统电源容量和结构有很大的关系。以清华大学动模试验的一个例子加以说明[2]。

如图4所示动模试验系统接线图和数据,变压器T1的两侧各自安装了一组偏移阻抗继电器,在T1的Y型绕组50%处发生两相同点接地故障。

通过表1可以看出,阻抗继电器的测量结果并不是50%Y型绕组短路阻抗,而是明显大于该值,并且测量阻抗和两侧系统电源有很大的关系,阻抗保护不能可靠动作。

注:Zt为变压器的短路阻抗。

文献[3]进一步的动模试验也表明当变压器绕组内部发生短路时,装在变压器引出端的阻抗继电器视在阻抗不小于变压器的两绕组间的短路阻抗,且在某些内部短路条件下,视在阻抗可大于负荷阻抗,所以说阻抗继电器不能用来构成发-变组短路的后备保护。其根本原因是变压器(或发电机)绕组短路时,虽然被短路绕组部分电流很大,但变压器(或发电机)引出端的三相电流可能不大,三相电压可能不低。

4 结束语

阻抗保护安装在发-电机机端作为发-变组相间故障后备保护时,当变压器高、低压侧端子发生故障,由于高低压侧绕组间转角的存在,阻抗保护不能正确测量阻抗值。当变压器发生内部故障时,阻抗保护的测量值与短路点在绕组中的位置及两侧系统电源的影响有关,其测量阻抗通常大于变压器的短路阻抗,从而使阻抗保护不能可靠动作,而此时变压器短路绕组部分已流过了很大电流,对设备的安全可能会产生了很大的危害。阻抗保护应在电压互感器二次侧断线和系统振荡条件下不误动,必要时增设相应的附加技术措施,实际运行中多次出现因电压互感器(TV)二次侧断线造成阻抗保护误动的问题。综合分析,发-变组阻抗保护作为发-变组相间故障的后备保护时其保护原理不完善,所以不推荐使用阻抗保护作为发变组相间故障的后备保护。

参考文献

[1]高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术[M].北京:中国电力出版社,2006.

[2]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用(第二版)[M].北京:中国电力出版社,2002.

也谈阻抗、容抗和感抗 篇9

1 电阻

在日常生活中, 能够导电的物体叫导体, 导体一个最主要的特征是里面有大量可以主要移动的电子, 电子的定向移动形成电流, 阻碍电子发生定向移动的阻碍作用就叫做电阻, 通常用“R”表示。它是由电子定向运动与导体中的离子相互碰撞而产生的, 大小由公式R=ρsl确定, 单位:R-欧姆。式中:ρ是导体的电阻率 (即相同截面积单位长度导体的电阻或相同长度单位面积导体的电阻) , 其大小随导体温度变化而变化, L为导体的长度, S为导体的横截面积。由此可见, 同一段导体的长度越长电阻越大, 越粗电阻越小, 导体电阻的大小与电压、电流无关。

2 感抗

在中学自感电动势实验中我们知道, 当线圈通过交流电时要产生自感电动势, 产生的感生电流总是要阻碍原来电流的变化。于是把这种阻碍作用称为“感抗”用字母XL表示, 它的大小由公式XL=2πfl来确定, 单位欧姆 (Ω) 。式中:f为交流电的频率, 国际单位制单位为赫兹 (HZ) ;L为通电线圈的自感系数简称“电感”, 国际单位制单位亨利 (H) 。电感L和线圈的长度、横截面积、匝数、绕法、线圈芯的介质及体积均有关。一般来说, 线圈长度越长、匝数越多、横截面积越大、匝距越小、芯越大、芯导磁率越高电感L就越大。由公式XL=2πfl可见, 电感线圈具有通直流电 (直流电f=0, 所以XL=0) 阻交流电, 通低频阻高频的作用。

3 容抗

电容器就象连接在自来水管里的水箱, 水箱可以储水和放水。电容器在电路里也具有充电和放电的功能, 是一个储能容器。当把它接待交流电路的时候, 由于交流电的大小和方向随时间变化而变化, 因此电容器也在不断的充电和放电, 电容器的板极上所带的电荷就对发生定向移动的电荷具有阻碍的作用, 我们把这种阻碍作用就叫做电容器的容抗, 用字母表示, 其大小由公式来确定。式中:XC容抗国际单位制单位为欧姆 (Ω) , f交流电的频率国际单位制单位为赫兹 (Hz) , C电容器的容量国际单位制单位为法拉 (F) 。由式中可以看出:交流电的频率越高、电容器的容量越大, 电容器的容抗就越小。因此电容器具有通交流阻直流, 通高频阻低频的作用, 直流电 (f=0, XC→∞) 不能通过电容器的, 电容器的这点特性刚好与前面讲的电感线圈的特性刚好相反。感抗和容抗只存在于交流电路中, 在纯电阻电路里只有一些分布电感和分布电容存在, 对线路影响不大。

4 阻抗

在实际电路中, 纯电感电路、纯电容电路、纯电阻电路是不存在的, 通常是由电感、电容、电阻组成的复合电路 (非线性电路) , 这种电路通过交流电时电阻、线圈、电容都对交流电通过有阻碍的作用, 这种阻碍作用我们就叫做这个交流电路的阻抗, 用字母Z来表示, 单位也是欧姆 (Ω) 。根据电工学的原理, 交流电在通过电阻、线圈、电容组成的复合电路时, 按照正弦交流电的变化规律、电容器的充放电特性以及楞次定律我们知道, 通过电阻的电流和加在电阻上的交流电压是同相的, 而通过电容器上的电流与所加的交流电压要提前 (即90°) ;通过电感线圈的电流与加在电感线圈上的交流电压滞后 (即90°) 。因此, 在有电阻、电容、电感线圈串联而成的交流电路所加的总电压不能像串联电阻那样简单相加, 而是它们的矢量和 (如图1所示) 。

即:;根据欧姆定律。由此可见, 在由电阻、电容、电感线圈组成的非线性电路中, 一般阻抗都要大于线路的直流电阻, 除非有感抗和容抗相等的特殊情况电路阻抗才等于它的直流电阻。对于电子电路初学者, 现在就明白了一些电器上面所标称的阻抗是什么意义了, 如动圈喇叭名牌上标有4Ω、8Ω、16Ω阻抗并不是它的直流电阻, 它们的直流电阻比它所匹配的阻抗小的多, 而且根据感抗和容抗公式里我们还知道, 交流电路的阻抗是随交流电的频率、电路的电感、电容大小变化而变化。

在电子电路中, 半导体元器件、电阻、电感、电容是组成电路的基本元素, 按照科学的设计组合组成复杂的电路, 处理各种电子信息。在日常生活中最常见的充电器中交流电低压整流稳压滤波器 (如图2所示) 。交流低压电源经过二极管全波整流后, 脉动的直流电通过1C、C2和L组成的电路 (π型滤波器) 时, 1C、C2具有通交流阻直流、L具有阻交流通直流的作用, 通过三次的过滤在电路输出端得到了一个大小方向恒定直流电源。

参考文献

大型接地网接地阻抗测量研究 篇10

近些年来, 随着我国电力事业的迅猛发展, 特别是国家“智能电网”和“特高压电网”战略规划的出台和开展实施, 国家在高压、超高压输电网以及高压、特高压直流输电建设中的投入越来越大, 这必将需要建设越来越多的高压、超高压乃至特高压等级的变电站和换流站。因此, 对于高压、超高压乃至特高压等级的变电站来说, 首先应当采用“接地阻抗”的概念来代替“接地电阻”, 这样才能更全面、准确地反映接地网在接地短路故障发生时的泄流能力。

2 接地电阻与接地阻抗的区别

2.1 接地阻抗概念的产生

随着电网规模的不断发展, 电压等级的不断提高, 发电厂、变电站接地网的规模也在不断增大, 接地网对短路故障发生时故障电流的阻碍作用已经不是严格意义上的纯电阻特性, 而是表现出较为明显的阻抗特性, 既包含一定的、由电感、电容引起的电抗成分。特别是采用钢质材料的接地网, 由于材料的电感较大, 这一电抗成分更为明显。因此, 有关专家开始提出“接地阻抗”的概念, 以期能够更好地反映接地网对大地之间的阻碍特性。

2.2 接地电阻与接地阻抗的区别

接地阻抗包含电阻成分、感性成分和容性成分, 而接地电阻只是接地阻抗中电阻成分, 不包括感性成分和容性成分。对于接地阻抗, 实际上, 在工频、异频交流信号或者雷电冲击电流作用, 电感和电阻成分所起到的作用远胜于电容分量。由于电容分量数值相对于电阻和电感来说不是很大, 它只有在高频情况下才能表现出一定的作用。此外, 电容分量对于降低发电厂、变电站场区内的跨步电压 (跨步电压差) 和接触电压 (接触电位差) 还是个安全的有利因素, 在测试评估中可以给予忽略。

3 大型地网接地阻抗测量必要性

3.1 理论概述

当电力系统发生接地短路故障时, 通过大型接地网流入大地的故障短路电流为交流信号, 因此, 衡量大型接地网阻碍特性的接地参数应为接地阻抗:

其中, R为接地电阻 (在直流信号作用下的纯电阻分量) , ωL为接地阻抗的感性分量。

通常情况下, 对于小型接地网来说, 由于小型接地网的感性分量ωL比电阻R小得多, 占接地阻抗总量比例很小, 接地网表现出比较明显的阻性。所以在小型接地网测量中, 一般是忽略了感性分量ωL, 而把接地阻抗近似取为接地电阻, Z≈R。早期的导则DL/475-1992也未将接地阻抗中的感性分量加以考虑。然而, 随着国家电网的发展和电网电压等级的不断提高, 发电厂、变电站接地网的规模也在不断扩大。对于220 k V等级以上的大型发电厂、变电站的大型接地网来说, 接地感性分量ωL较大, 甚至可能与接地电阻R处于同一个数量等级上, 从而使得接地阻抗中的感性分量大到不可忽视。这时, 必须将接地网的感性分量考虑进去, 否则就无法真正反映出接地网的真实状况。

因此, 在大型接地网的接地阻抗测量中, 必须同时测量接地电阻 (纯电阻分量R) 和接地电抗 (主要是电感分量ωL) 两个值, 即接地阻抗值Z。

3.2 影响因素分析

通常, 感性分量是以接地阻抗的阻抗角来表示。影响接地阻抗感性分量大小的因素主要有土壤电阻率和接地地网面积大小等。文中, 通过固定其它的变量而改变其中一种影响因素, 就可以知道该因素对接地阻抗感性分量的影响程度。

固定变电站接地网所在土壤电阻率大小不变, 改变接地网的边长, 可以得到图1所示的趋势曲线图。图中, 土壤电阻率固定取为200Ω·m, 此时, 阻抗角随接地网边长的变化情况如图1所示。由图1可以看到, 随着接地网边长的增加 (即接地网面积增大) , 阻抗角越来越大, 也即接地阻抗的感性分量越来越大。

固定变电站接地网的边长 (即面积) 不变, 改变变电站所在区域土壤电阻率的大小, 可以得到如图2所示的趋势曲线图。图中, 接地网的边长固定取为300 m, 此时, 阻抗角随变电站所在区域土壤电阻率的变化情况如图2所示。由图2可以看出, 随着土壤电阻率的增加, 阻抗角越来越小, 也即接地阻抗的感性分量越来越小。

由上述分析可知, 随着接地网边长的增加, 土壤电阻率的降低, 接地网接地阻抗的感性分量越来越大, 越来越明显。此外, 接地网的结构、电流注入点的选择、频率等也会影响到接地网接地阻抗感性分量的大小。

因此, 对于小型地网来说, 其感性分量占接地阻抗的比例比较小, 一般把感性分量忽略不计, 而只计算接地网的接地电阻值, 接地阻抗值约为接地电阻值。但对于220 k V等级以上的大型、超大型变电站的接地网来说, 特别是在面积很大、土壤电阻率较低的情况下, 如果还用“接地电阻”这一个指标来衡量, 那就不够准确了。

4 接地阻抗测量方法

4.1 电位降法

其中, P—电压极, C—电流极, G—接地网。

电位降法测试接地装置的接地阻抗的测量原理如图3所示, 调整电位极P的位置, 从接地装置的边缘开始沿与电流回路呈一定角度并且方向向外移动, 每次间隔距离为d (如50 m或100 m等) , 测试此时P与G之间的电位差U, 绘制U与dGP的变化曲线, 获得电位零点 (曲线平坦处) , 此时, P与G之间的电位升高为Um, 则接地阻抗值Z为:。

4.2 三极法

三极法主要有直线法和夹角法两种:

1) 直线法:直线法测量接地装置接地阻抗的测量原理如图4所示:

其中, P—电压极, C—电流极, G—接地网。

现场测试时, 当电流线和电位线沿着同方向进行布置时, 即为直线法。电极位置、布线长度需要根据现场的实际情况进行。一般地, 取dGC= (4~5) l, dGP≈0.618dGC。

2) 夹角法:直线法测量时, 由于电流线和电压线之间存在的互感耦合影响, 会降低测量结果的准确度和可信度。因而, 进行大型接地网现场测试时, 一般不建议采用直线法, 而是将电流线和电压线反方向或者呈一定角度 (θ) 进行布置, 称为夹角法。夹角法的测量原理如图5所示。现场测试时经常取θ=30°, 并按照等腰三角形布线, 测量结果需按导则DL/T475-2006中规定的要求进行修正。

3) 接地阻抗测试仪法和钳表法:

接地阻抗测试仪法的原理图如图6所示。

当接地装置较小时, 可以采用接地阻抗测试仪进行接地装置接地阻抗测量, 如输电线路杆塔等。

此外, 还有用于测量杆塔接地阻抗的钳表法。该方法可在不布置电极, 且不断开杆塔接地螺栓连接的情况下, 使用单钳型回路电阻测试仪即可获得杆塔接地装置的接地阻抗。

5 现场应用实例

以220 k V兰坪变电站接地网为例, 作为评估考量对象。分别选用了某接地电阻测试仪和8000型接地装置特性参数测量系统对同一测量回路进行现场接地阻抗 (电阻) 对比测试。

经过现场考察, 发现待测220 k V变电站地势较为平坦, 站四周主要为农田和马路, 整个接地网的对角线长度约为400 m。由于变电站周围条件限制, 故选择同向布置的电压-电流三极直线法测量接地阻抗。电流极打桩位置选在变电站东面一块待建宅基地上, 电流线布置有效长度越为1 200 m, 电压线长度越为700 m, 电流注入点分别选在场区内#1主变110 k V侧中性点接地刀闸的接地引下线和#2主变220 k V侧A相避雷器的接地引下线。

使用某接地电阻测试仪, 现场实测数据如下表1所示:

根据异频法测量原理, 结合某接地电阻测试仪的测试结果, 该变电站接地网的接地电阻为:R= (0.190+0.192) /2=0.191Ω。

使用8000型接地装置特性参数测量系统, 现场实测数据如表3和表4所示:

根据异频法测量原理, 结合8000型测量系统的现场测试结果, 该变电站接地网的接地阻抗为:Ω。

注:电流注入点选为#1主变110 k V侧中性点接地刀闸的接地引下线。

由表1和表2可知:工频状况下, 考虑感性分量的接地阻抗值比不考虑感性分量的接地电阻值大, 约为13.57%。由表3数据可知, 感性分量 (接地阻抗虚部) 约占接地电阻的比例为60%~70%左右。由图7所示曲线可知, 在不同频率下, 电阻分量基本无变化, 但感性分量随着频率呈现为线性变化的趋势。

6 结束语

分析表明, “接地电阻”的概念只适用于中、小型接地网。随着电网电压等级的提高、接地网面积的增大以及土壤电阻率的降低, 接地阻抗中感性分量的作用越来越明显。大型接地网综合评估测试中必须考虑地网的感性作用, 必须采用“接地阻抗”作为考量和评估接地网运行状况的主要参考依据之一。

参考文献

[1]曾嵘, 何金良.电力系统接地技术[M].科学出版社, 2007.

阻抗 篇11

【关键词】 电缆 对地绝缘阻抗 单相漏电电流 matlab仿真

Abstract : With the external environment and internal factors changes, the impedance of coal mining cable will change, which will have an effect on the single phase leakage current. This paper gets the rule about the effect through theoretical analysis and MATLAB simulation, which can provide some referenced opinions on cable selection, maintenance, installation and use in mining.

Keywords : cable; cable impedance against ground; single phase leakage current; matlab simulation

引言

单相漏电是井下低压电网漏电的主要形式。由于煤井环境潮湿，电场作用，电缆自身老化等因素以及电缆选取、长度和分布的不同，造成煤采区供电电缆在运行过程中对地绝缘阻抗发生变化[1]。在这种情况下，若发生电缆单相漏电经人体入地事故，可能会对人体会造成不可预测的伤害。因此，分析采区供电电缆对地绝缘阻抗变化时，单相漏电电流的变化规律，对避免由单相漏电可能引起的人身触电有重要价值。

1. 煤采区单相漏电分析

煤矿采区为低压供电系统，且中性点绝缘（不接地），若發生单相带电导线直接或经一定过度阻抗接地，则流入地中的电流只能通过电网三相阻抗（包含对地绝缘电阻和电容）与变压器中性点构成回路，而三相对地绝缘阻抗的变化将影响到入地电流的大小。以人体单相触电为例，说明对地绝缘阻抗变化对入地电流大小产生的影响及可能对人体产生的危害。图1为a相漏电经人体入地的简化电路图[1,2]。

图1中，T为煤采区动力变压器；R为人体电阻，IEEE Std 80—2000中建议人体等值阻抗取1000Ω，因此，后面的仿真中将人体电阻值取为1000Ω；Ra=Rb=Rc=r 为各相电缆对地绝缘电阻，且r>>R；Ca=Cb=Cc=C 为各相电缆对地电容。井下低压供电单元的对地电容主要取决于电缆的长度、截面、绝缘材料的厚度和电解质的性质，而长度的变化是最大的，电缆总长长度越长，电网对地电容越大，容抗越小，一般为C取值0.2～1μF[3,4]。

2. 煤采区单相漏电数值计算

微带天线的设计和阻抗匹配 篇12

微带天线现已广泛应用于100 MHz～100 GHz的无线电设备中,他是由导体薄片粘贴在背面有导体接地板的介质板上形成的天线。导体薄片称为辐射元,辐射元的形状可以是方形、 矩形、 圆形和椭圆形等。微带天线形状如图1所示,其馈电方式有两种:一种是微带馈线又称侧面馈电,另一种是同轴馈线又称背馈,如图2所示。

本文设计一种中心频率为800 MHz的矩形微带天线(辐射元为矩形),馈电方式选为中心侧馈。

2 矩形微带天线的分析

2.1 用传输线模型分析法分析矩形微带天线的辐射原理

设辐射元的长为L,宽为W,介质板的厚度为h,现将辐射元、介质板和接地板视为一段长为L的微带传输线,在传输线的两端断开形成开路。

根据微带线理论,介质板厚度h,场沿h方向均匀分布。在最简单的情况下,场沿宽度W方向也没有变化,而仅在长度方向(L⧋λ/2,λ为介质内波长)有变化。

在两开路端的电场均可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量,两垂直分量方向相反,水平分量方向相同,因而在垂直于接地板的方向,两水平分量电场所产生的远区场同相叠加,而两垂直分量所产生的场反相相消。 因此,两开路端的水平分量可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙,缝的电场方向与长边垂直,并沿长边W均匀分布。 缝的宽度为Δl⧋h,长度为W,两缝间距为L⧋λ/2。所以,微带天线的辐射可以等效为由两个缝隙所组成的二元阵列。

2.2 矩形微带天线的设计公式

设贴片长度L,贴片宽度W,介质板厚度h,介质板的长度LS和宽度WS,介质的相对介电常数εr,有效介电常数εe,c是光速,fr是中心频率,λg为介质内波长,λ0为自由空间波长,延伸量Δl。

贴片宽度:

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其中 fr,c,εr都是已知量。

贴片长度:

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介质板宽度:

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介质板长度LS随馈线及阻抗变换器的配置而定。

2.3 800 MHz微带天线参数的确定

采用介质板材料为FR4,相对介电常数εr=4.5,厚度h=3 mm,fr=800 MHz。

未知参数由式(1)～(6)和已知参数计算得到:辐射元长度L=88 mm,辐射元宽度W=113 mm,介质内波长λg=181.4 mm,介质板的宽度WS=150 mm。

2.4 50 Ω微带馈线宽度的计算

利用Agilent公司的Advanced Design System(ADS)软件里面的微带线计算工具LineCalc计算微带线宽度,输入微带传输线参数,可得到微带馈线宽度为5.613 78 mm,如图3所示。

3 HFSS对天线的仿真

3.1 微带天线模型的设定

用电磁仿真软件Ansoft HFSS 9.2对天线进行仿真,HFSS是一个用于任意三维无源器件的高性能的全波电磁(EM)场仿真器,他使用有限元法(FEM),自适应划分网格和杰出的图形界面,可用于计算S参数、谐振频率和场。

因为设计中使用的计算公式都是经验公式,而仿真的结果是基于实际情况的。因此,仿真结果与理论情况有偏差,这种偏差可以通过对天线模型的调整加以改善。中心频率与贴片长度密切相关,经过实验,当贴片长度调整到L=81.6 mm时,将中心频率调整到800 MHz上,实现最佳。在HFSS 9.2中建立模型(图4),参数如表1所示。

3.2 微带天线仿真结果

(1) 从天线的三维方向性图(图5)中可以看出在z轴方向上方向性(红色表示辐射强度大)良好。

(2) 从天线的输入反射系数图(图6)中看出中心频率为0.8 GHz,在中心频率上的反射系数为-20.46 dB,满足在通信系统中反射系数小于-14 dB的要求。

(3) 从驻波比图(图7)得到0.8 GHz时的驻波比为1.21,满足天线系统中驻波比小于1.5的要求。

(4) 从仿真到的输入阻抗图得到,在0.8 GHz时天线输入阻抗实部为40.49,虚部为-12.35,他与50 Ω馈电系统不相匹配,所以还需要进一步匹配。

4 天线的输入阻抗的匹配设计

4.1 阻抗匹配原理

利用Agilent公司的先进设计系统(Advanced Design System,ADS)软件对微带天线进行阻抗匹配,达到与50 Ω馈电系统的匹配。在0.8 GHz时,天线输入阻抗为40.49-j12.35,这可以等效为一个电阻和电容的串连,设电阻为R,电容为C1。

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由式(7)计算得到:R=40.49 Ω,C1=16.178 09 pF,由此提出:可以在微带天线的馈线后端串联和并联一个电容,电感,使输入阻抗达到50 Ω,完成与馈电系统的匹配。

4.2 阻抗匹配过程

(1) 在ADS中新建一个Schematic文件,在其中建立电路,如图8所示。

(2) 在ADS的Smith Chart Utility(如图9所示)中进行阻抗的匹配,即在史密斯圆中将40.49-j12.35匹配到50+j*0,此时馈线终端没有功率反射,馈线上没有驻波。经过匹配后得到的电容,电感值以及串并联方式如图10所示。

图10 匹配结果

(3) 根据匹配结果在图8中串并连一个电容,电感,建立电路图如图11所示。

(4) 对匹配电路进行仿真,仿真结果如图12,图13所示。

在图12中,Z0在为50 Ω,匹配后阻抗为50*(0.999+j5.194e-4),由此可见已达到相当良好的阻抗匹配效果。图13中,经过匹配后的中心谐振频率为799 MHz,满足设计要求。

5 结 语

HFSS仿真结果表明天线的辐射特性基本符合设计要求,同时用ADS软件对天线的输入阻抗进行匹配电路设计,使其能与50 Ω馈电系统很好地匹配。

参考文献

[1]马小玲,丁丁.宽频带微带天线技术及其应用[M].北京:人民邮电出版社,2006.

[2]钟顺时.微带天线理论与应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,1991.

[3]林昌禄,陈海.近代天线设计[M].北京:人民邮电出版社,1987.

[4]ansoft公司.hfss_v9_overvieW_training(hfssv9培训教材)[Z].