考虑大地构造的直流输电接地极电位分布

摘要

高压直流输电以单极大地回路方式运行时会有强大的直流电流持续的,长时间的注入大地,在大范围的地面引起电位畸变,对周围环境和交流系统可能产生不利影响。同时在接地极极址附近会出现跨步电压和接触电势等电磁效应,这使得接地极的电气参数必须满足一定的要求。解决上述问题的关键就是找出电流在土壤中的流动规律。
　　 本文将有限元方法应用于地电流场的计算中,推导出复杂大地构造下直流接地极地电位场的计算公式。然后在Ansys软件中建模,进行仿真计算,建立了典型土壤模型和精确多层土壤模型,比较了采用典型土壤模型和采用多层土壤模型下的直流输电接地极的接地特性以及地面电位分布。计算结果表明,在极址附近,接地极所在层土壤电阻率对接地电阻和跨步电压的影响较大,在离接地极数十公里范围内,深层土壤电阻率的影响较大。接下来本文进一步对湖泊,海洋,河流,高山存在的情况下地表电位分布进行了计算,分析了大地构造对地电位的影响,总结了考虑不同影响因素直流接地极单极运行时的地表电位的分布规律。湖泊和河流都能在小范围内改变地电位的分布。海洋介质的存在降低远方电位,拉低了整个地面的电位分布,抬高了靠近海边的陆地电位,合理利用地电位分布特性可以缓解直流电流入地所带来的问题。