雷擊輸電線路桿塔地中散流特性的仿真與研究.pdf

1、當(dāng)雷電直擊輸電線路桿塔時(shí)，由于雷電流幅度巨大，使其在大地流散中電流密度很大并且伴隨著不同程度的土壤擊穿過程。而很多輸電桿塔接地系統(tǒng)雖然能滿足接地電阻的總體要求，卻在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)地下散流缺乏專門的、系統(tǒng)的研究，入地電流在地表、地中無規(guī)則竄動(dòng)，嚴(yán)重影響周邊生物的安全。例如:近年來，珠三角地區(qū)甚至己出現(xiàn)危害生物安全的事故，比如輸電線路桿塔附近魚塘在雷雨過后，魚塘中的不同魚類大量死亡的現(xiàn)象時(shí)有出現(xiàn)，佛山供電局管轄范圍內(nèi)己出現(xiàn)多起，由此造成地方供電局

2、與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民之間的較多糾紛。為解決該問題，亟需通過現(xiàn)場勘察和仿真研究，建立相關(guān)設(shè)計(jì)和改造指導(dǎo)意見，提出對(duì)應(yīng)的防護(hù)措施。
　　本文采用COMSOL Multiphysics有限元軟件進(jìn)行仿真建模，為了建立符合現(xiàn)場實(shí)際情況的地中瞬態(tài)雷電流散流泄放過程的仿真模型，首先對(duì)雷電流波形以及能量分布進(jìn)行分析;在對(duì)雷電流地中散流過程進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上，逐步建立描述該物理過程的數(shù)學(xué)模型;根據(jù)得到的物理限制設(shè)置模型邊界條件，結(jié)合輸電線路桿塔接地系統(tǒng)、

3、地下環(huán)境、周邊雷電流分布的現(xiàn)場勘察與分析，利用各頻率下KR-1G型接地裝置的接地阻抗值與國際公認(rèn)的接地專業(yè)軟件CDEGS的仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，其結(jié)果基本一致，可以認(rèn)為本文仿真模型可以近似反映各頻域下電流在接地裝置上的流散狀態(tài)，驗(yàn)證了該仿真模型的正確性。
　　根據(jù)仿真結(jié)果表明:隨著土壤電阻率的增大，將使得水中電流密度和魚體電流密度持續(xù)上升，但上升趨勢漸緩;接地裝置的結(jié)構(gòu)將影響地中電流密度的大小，地中高電流密度區(qū)域基本為接地良導(dǎo)體的

4、形狀;隨桿塔接地裝置與魚塘距離的增大，魚塘中電流密度越來越小，存在一定的安全距離，但是在土壤電阻率較高的地方安全距離將相應(yīng)增大;而在相同雷擊桿塔事故中，隨著魚塘深度的變化，生活在魚塘底部的魚類相比生活在魚塘表面的魚類受地中散流影響較小;魚塘尺寸的變化對(duì)地中以及魚塘中各部分的魚體電流密度影響較小，可以忽略其影響。
　　綜合研究結(jié)論提出設(shè)計(jì)和改造方案:針對(duì)事故現(xiàn)場土壤條件較好時(shí)，通過對(duì)桿塔接地裝置進(jìn)行絕緣屏蔽改造，并加設(shè)反向延伸水平接