考虑土壤电离动态过程的接地体有限元模型

• 作者: 司马文霞 孙才新 孟宪丰 李景丽 杨庆 袁涛
• 来源期刊: 中国电机工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 冲击特性 土壤非线性 电磁场 有限元方法 空间变换 接地装置
• 年，卷（期）: 2011,（22）
• 所属期刊栏目: 高电压技术
• 页码范围: 149-157
• 分类号: TM85
• 字数: 6780字
• 语种: 中文

摘要

准确地分析接地装置的动态冲击特性是接地优化设计和输电线路防雷计算的基础。针对冲击电流下接地导体周围土壤电离区域的时变性及其沿接地导体分布的不均匀性，基于电磁场理论，建立了考虑土壤动态电离过程的计算接地体冲击特性的有限元模型。其中对于冲击电流经接地体流散产生的地中时变电磁场，采用空间电磁场有限元格式与时域有限差分格式相结合的算法，计算接地体冲击散流的动态物理过程；将离散土壤单元的电阻率设置为对应时刻该单元电场强度的函数，实现由时变的空间电场分布控制土壤特性，准确地模拟冲击散流过程中土壤参数的分布时变性；同时，引入空间坐标变换解决了有限元计算中无穷散流空间与有限的计算资源之间的矛盾，在保证计算准确度的基础上减少了计算量。通过与文献数据以及接地装置冲击散流特性模拟试验结果的对比，验证了该计算方法的有效性。