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劃停運的重要原因。提高輸電線路的耐雷水平，降低雷擊跳閘率對維護電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運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介電常數(shù)不斷減小。目前在沖擊接地計算中一般都忽略了這一規(guī)律，常常將土壤電阻率和相對介電常數(shù)以恒定工

2、頻值代入計算。由于雷電帶寬通常為幾MHz，含有的高頻分量遠多于工頻分量，如果不考慮土壤頻變性，使用工頻土壤參數(shù)值會使計算得到的沖擊接地電阻值要比實際值偏大。因此，在防雷接地計算時很有必要考慮土壤電氣參數(shù)的頻變性，提高計算準(zhǔn)確度。
　　作為一種高效的數(shù)值計算方法，基于麥克斯韋微分方程的有限元法可以有效解決電磁場問題，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。按照文獻所給典型 Heidler首次回擊、后續(xù)回擊雷電流沖擊10m水平接地極的試驗條件，用Comsol Multiphysics軟件的AC/DC模塊仿真，將計算結(jié)果與文獻中試驗數(shù)據(jù)對比驗證了所建有限元模型的準(zhǔn)確性。
　　利用所建模型進一步分析考慮土壤頻變性后對沖擊接地計算的影響。首先對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土壤中時受土壤頻變性影響的情況進行仿真，分析了土壤頻變性與土壤初始電阻率的關(guān)系，通過對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合，即在何種初始電阻率土壤中進行暫態(tài)計算時需考慮土壤頻變性。又對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的兩種土壤進行仿真，改變埋深，分析考慮土壤頻變性對接地網(wǎng)暫態(tài)計算的影響。最后分析了把土壤頻變性代入接地計算對接地體有