超高壓輸電走廊土壤電阻率測(cè)量及其電場(chǎng)分布特征研究.pdf

1、電力系統(tǒng)接地技術(shù)是保證人身和設(shè)備安全，維護(hù)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的重要措施之一。近年來，隨著電網(wǎng)容量的迅速擴(kuò)大，入地短路電流大幅升高，各種監(jiān)控設(shè)備大量投入，加上雷擊危害，對(duì)接地的要求越來越嚴(yán)格。土壤電阻率測(cè)量是進(jìn)行接地設(shè)計(jì)的第一步，反映了接地體在釋放故障電流及雷電流時(shí)大地的散流特性，而故障電流和雷電流等效頻率很高，因此為了接地設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性須研究土壤在高頻電流作用下的響應(yīng)。另一方面，由于我國超特高壓輸電工程建設(shè)的蓬勃發(fā)展及人們電磁環(huán)境安全意識(shí)的

2、增強(qiáng)，在輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)即將電磁指標(biāo)控制在安全限值以內(nèi)是擺在設(shè)計(jì)者面前的重要課題，而工頻電場(chǎng)強(qiáng)度即就是衡量電磁環(huán)境安全與否的關(guān)鍵指標(biāo)之一。
　　 本文首先基于可控源音頻大地電磁法(CSAMT)原理研究了土壤高頻散流特性，低阻土壤高頻電流穿透深度淺，高阻土壤低頻電流穿透深度大；在土壤電阻率分別為100Ω·m和300Ω·m的情況下通過CDEGS軟件實(shí)現(xiàn)了10Hz～105Hz頻率范圍內(nèi)采用CSAMT法及Schlumberger法土壤電阻

3、率的仿真測(cè)量。結(jié)果表明：CSAMT法測(cè)量土壤電阻率更為準(zhǔn)確，可信度更高，尤其在高頻段測(cè)量結(jié)果很穩(wěn)定，可充分反映土壤的高頻散流特性。
　　 在輸電線路工頻電場(chǎng)方面，首先推導(dǎo)了一個(gè)檔距內(nèi)不等高懸掛輸電線路懸鏈線方程，方程表明線路弧垂形狀僅由導(dǎo)線單位長(zhǎng)度單位界面上承受載荷及其最低點(diǎn)承受應(yīng)力決定，而與弧垂最低點(diǎn)離地距離及懸掛點(diǎn)高差無關(guān)。基于此建立三維空間二導(dǎo)體傳輸線的懸鏈線模型，將鏡像法和電位系數(shù)法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了求解輸電導(dǎo)線表面等效電荷

4、的三維曲線積分法，進(jìn)一步將其推廣得到多導(dǎo)體輸電線路各子導(dǎo)體表面等效電荷的一般求解方法。通過對(duì)空間電場(chǎng)強(qiáng)度矢量積分的標(biāo)量分解，給出了交流輸電線下工頻場(chǎng)強(qiáng)各分量有效值、合成場(chǎng)強(qiáng)有效值求解方法及場(chǎng)強(qiáng)時(shí)域瞬時(shí)值表達(dá)式。
　　 基于某500kV超高壓輸電線路設(shè)計(jì)參數(shù)建立計(jì)及導(dǎo)線弧垂的三維工頻電場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，根據(jù)三維曲線積分法，借助Matlab數(shù)值計(jì)算得到導(dǎo)線表面等效實(shí)部電荷和虛部電荷分布函數(shù)，由此計(jì)算出線下地面及離地1.5m高度處場(chǎng)強(qiáng)分布，

5、且與二維模型檔距中央計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，證明模型及算法的準(zhǔn)確性和有效性。分析了三維場(chǎng)強(qiáng)各分量變化規(guī)律及其橫、縱向分布特征，結(jié)果表明：在檔距中央地面場(chǎng)強(qiáng)的X軸分量為零，場(chǎng)強(qiáng)由Y、Z軸分量決定，其中Z軸分量所占比重較大，隨橫向距離的移動(dòng)，場(chǎng)強(qiáng)逐漸減小，其X軸分量所占比重增大，但Z軸分量任是決定場(chǎng)強(qiáng)的主要因素；在檔距中央距離兩邊相導(dǎo)線外側(cè)約3m位置處場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到最大值，然后朝兩邊桿塔方向逐漸減小，在桿塔位置處達(dá)到最小(忽略桿塔對(duì)場(chǎng)強(qiáng)造成的畸變影響)