基于FDTD的桿塔接地體腐蝕檢測問題研究.pdf

1、輸電線路桿塔接地網的正常運行關系到輸電線路乃至電網的安全，但桿塔接地網的腐蝕問題仍是困擾電力部門的一個難題。桿塔接地網腐蝕將嚴重影響接地散流效果，有的甚至在雷電流入地時熔斷。由于桿塔一般在野外，分布范圍廣，傳統(tǒng)的工頻接地電阻測量方法難以判斷桿塔接地的腐蝕情況，大多只能采用開挖方式來檢查接地的腐蝕情況，費時費力。因此，深入研究桿塔接地的散流特性和腐蝕檢測手段，對確保輸電線路安全運行具有重要意義。
　　桿塔接地網腐蝕檢測方法已有較多研

2、究，其中，沖擊接地阻抗法是通過注入模擬沖擊電流，測量接地沖擊阻抗來分析是否有腐蝕，反映的是接地體的散流特性；而探地雷達方法則通過分析接地導體的雷達圖像來判斷接地網腐蝕情況，反映的電磁散射特性。兩種方法的可行性均存在一定的理論問題。如接地體腐蝕點位置對其沖擊接地阻抗的有何影響，探地雷達圖像能否判斷出接地體腐蝕狀態(tài)等。實際上，桿塔接地腐蝕對散流的影響以及接地網探地雷達成像問題均屬于埋地導體的電磁場計算問題，為此，本文采用時域有限差分法（FD

3、TD）對上述電磁場問題進行仿真研究，分析上述兩種方法的可行性問題。
　　運用非均勻網格劃分的FDTD分析計算了桿塔接地體不同部位發(fā)生腐蝕時的沖擊接地阻抗。研究了時域有限差分法中的取值約束條件、細導線FDTD模型、以及電磁波在無限大的空間中傳播與計算資源有限的矛盾問題。分析并提煉了不同腐蝕位置對于桿塔接地暫態(tài)接地阻抗的影響規(guī)律，計算結果表明通過檢測桿塔沖擊接地阻抗可以判斷桿塔有否腐蝕。
　　采用 FDTD研究了不同形狀埋地導體

4、的電磁散射成像問題，計算分析了圓鋼接地體、方形接地體的電磁散射特性。結果表明不同形狀的埋地導體，其電磁散射場的幅值和相位均有明顯不同特征，探地雷達圖像可有效反映圓鋼接地體腐蝕點處形狀的變化，即通過探底雷達圖像在接地體腐蝕點處形狀的變化有效判斷接地體腐蝕。同時還研究了土壤、接地導體、以及金屬腐蝕物的頻散特性，仿真結果表明接地導體及腐蝕物均有明顯區(qū)別的頻散特征，為探地雷達用于桿塔接地網腐蝕檢測打下了理論基礎，對桿塔接地腐蝕檢測有具有理論指導