基于FDTD的桿塔接地體腐蝕檢測問題研究.pdf

1、輸電線路桿塔接地網(wǎng)的正常運行關(guān)系到輸電線路乃至電網(wǎng)的安全，但桿塔接地網(wǎng)的腐蝕問題仍是困擾電力部門的一個難題。桿塔接地網(wǎng)腐蝕將嚴(yán)重影響接地散流效果，有的甚至在雷電流入地時熔斷。由于桿塔一般在野外，分布范圍廣，傳統(tǒng)的工頻接地電阻測量方法難以判斷桿塔接地的腐蝕情況，大多只能采用開挖方式來檢查接地的腐蝕情況，費時費力。因此，深入研究桿塔接地的散流特性和腐蝕檢測手段，對確保輸電線路安全運行具有重要意義。
　　桿塔接地網(wǎng)腐蝕檢測方法已有較多研

2、究，其中，沖擊接地阻抗法是通過注入模擬沖擊電流，測量接地沖擊阻抗來分析是否有腐蝕，反映的是接地體的散流特性；而探地雷達(dá)方法則通過分析接地導(dǎo)體的雷達(dá)圖像來判斷接地網(wǎng)腐蝕情況，反映的電磁散射特性。兩種方法的可行性均存在一定的理論問題。如接地體腐蝕點位置對其沖擊接地阻抗的有何影響，探地雷達(dá)圖像能否判斷出接地體腐蝕狀態(tài)等。實際上，桿塔接地腐蝕對散流的影響以及接地網(wǎng)探地雷達(dá)成像問題均屬于埋地導(dǎo)體的電磁場計算問題，為此，本文采用時域有限差分法（FD

3、TD）對上述電磁場問題進(jìn)行仿真研究，分析上述兩種方法的可行性問題。
　　運用非均勻網(wǎng)格劃分的FDTD分析計算了桿塔接地體不同部位發(fā)生腐蝕時的沖擊接地阻抗。研究了時域有限差分法中的取值約束條件、細(xì)導(dǎo)線FDTD模型、以及電磁波在無限大的空間中傳播與計算資源有限的矛盾問題。分析并提煉了不同腐蝕位置對于桿塔接地暫態(tài)接地阻抗的影響規(guī)律，計算結(jié)果表明通過檢測桿塔沖擊接地阻抗可以判斷桿塔有否腐蝕。
　　采用 FDTD研究了不同形狀埋地導(dǎo)體

4、的電磁散射成像問題，計算分析了圓鋼接地體、方形接地體的電磁散射特性。結(jié)果表明不同形狀的埋地導(dǎo)體，其電磁散射場的幅值和相位均有明顯不同特征，探地雷達(dá)圖像可有效反映圓鋼接地體腐蝕點處形狀的變化，即通過探底雷達(dá)圖像在接地體腐蝕點處形狀的變化有效判斷接地體腐蝕。同時還研究了土壤、接地導(dǎo)體、以及金屬腐蝕物的頻散特性，仿真結(jié)果表明接地導(dǎo)體及腐蝕物均有明顯區(qū)別的頻散特征，為探地雷達(dá)用于桿塔接地網(wǎng)腐蝕檢測打下了理論基礎(chǔ)，對桿塔接地腐蝕檢測有具有理論指導(dǎo)