基于空间散流分析的螺旋接地极设计与应用

潘 翀，王舒琴，沈鹏飞，杨 冬，蔡昌春

（1.国网安徽省电力有限公司马鞍山供电公司，安徽马鞍山 243000；2.河海大学物联网工程学院，江苏 常州 213022）

接地装置作为输电线路的重要设施，其目的是将工频故障电流、操作过电流、高频率暂态电流等引入大地，并通过接地体与土壤进行扩散，以保护送电线路的正常运行[1-2]。接地极的散流能力是评价接地极接地性能的综合指标，接地极的溢散电流是反映接地极接地性能的关键指标，直接影响了接地电阻、地表电位分布等宏观接地参数[3-4]。接地极表面畸变的溢散电流分布容易导致接地电阻及跨步电压等宏观接地参数发生变化，从而导致接地电阻增大，危害输电线路的正常运行[5-6]。因此，在设计时，如何综合有效地评价接地装置的散流电流，从而有效地降低接地装置的接地电阻，是提高线路耐压水平、保护线路正常运行的重要保障[7-8]。一般情况下，针对直流输电系统大地中的电流分布，文献[9-10]建立了半无穷大土壤介质中的格林函数，并在柱坐标系下对格林函数进行分离变量处理，进而得到解的Bessel 函数形式，最终采用Hankel 变化及数字滤波法求得空间任意一点的电位分布。针对一种新型螺旋接地极接地系统，通过建立螺旋接地极电流溢散及仿真模型，确定螺旋形接地极设计的相关结构及参数，由此有效降低螺旋接地极接地电阻，提高线路运行的安全性和可靠性。

1 螺旋接地极电流溢散计算

图1 为螺旋接地极计算模型及坐标，假设接地极处于无限大均匀土壤中，土壤电导率为σ，螺旋接地极线圈半径为a，截面半径为c，匝数为n。……