考慮土壤電氣參數(shù)頻變特性的接地裝置沖擊特性研究.pdf

1、雷擊跳閘是輸電線路及桿塔非計(jì)劃停運(yùn)的重要原因。提高輸電線路的耐雷水平，降低雷擊跳閘率對(duì)維護(hù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有著非常重要的意義。
　　輸電線路桿塔接地裝置的沖擊特性決定了輸電線路的防雷保護(hù)效果，而接地裝置沖擊特性又直接取決于沖擊電流在土壤中的散流情況。試驗(yàn)表明，土壤電氣參數(shù)具有頻變性，即隨著入地電流頻率升高土壤電導(dǎo)率將不斷增大而相對(duì)介電常數(shù)不斷減小。目前在沖擊接地計(jì)算中一般都忽略了這一規(guī)律，常常將土壤電阻率和相對(duì)介電常數(shù)以恒定工

2、頻值代入計(jì)算。由于雷電帶寬通常為幾MHz，含有的高頻分量遠(yuǎn)多于工頻分量，如果不考慮土壤頻變性，使用工頻土壤參數(shù)值會(huì)使計(jì)算得到的沖擊接地電阻值要比實(shí)際值偏大。因此，在防雷接地計(jì)算時(shí)很有必要考慮土壤電氣參數(shù)的頻變性，提高計(jì)算準(zhǔn)確度。
　　作為一種高效的數(shù)值計(jì)算方法，基于麥克斯韋微分方程的有限元法可以有效解決電磁場(chǎng)問(wèn)題，適合用于接地系統(tǒng)頻域性能的研究。
　　本文將有限元法和傅里葉變換相結(jié)合，通過(guò)引入最新的研究成果Visacro-A

3、lipio土壤頻變公式，建立了可以考慮土壤電參數(shù)頻變性的接地裝置有限元模型。按照文獻(xiàn)所給典型 Heidler首次回?fù)簟⒑罄m(xù)回?fù)衾纂娏鳑_擊10m水平接地極的試驗(yàn)條件，用Comsol Multiphysics軟件的AC/DC模塊仿真，將計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)中試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證了所建有限元模型的準(zhǔn)確性。
　　利用所建模型進(jìn)一步分析考慮土壤頻變性后對(duì)沖擊接地計(jì)算的影響。首先對(duì)3m垂直接地極分別埋于電導(dǎo)率0.01 S/m、0.002 S/m、0.0

4、01 S/m、0.0005 S/m土壤中時(shí)受土壤頻變性影響的情況進(jìn)行仿真，分析了土壤頻變性與土壤初始電阻率的關(guān)系，通過(guò)對(duì)比考慮頻變性和不考慮頻變性兩種情況算出的GPR，總結(jié)了土壤頻變性的適用場(chǎng)合，即在何種初始電阻率土壤中進(jìn)行暫態(tài)計(jì)算時(shí)需考慮土壤頻變性。又對(duì)2?3接地網(wǎng)分別埋于工頻電導(dǎo)率為0.01 S/m，0.001 S/m的兩種土壤進(jìn)行仿真，改變埋深，分析考慮土壤頻變性對(duì)接地網(wǎng)暫態(tài)計(jì)算的影響。最后分析了把土壤頻變性代入接地計(jì)算對(duì)接地體有