[发明专利]一种电极井间相互影响的垂直型接地极温升计算方法

说明书

本发明提供了一种电极井间相互影响的垂直型接地极温升计算方法，包括以下步骤：对单根垂直接地极进行温升模拟试验研究，将试验结果与仿真计算结果进行对照，验证仿真模型的有效性；研究电极井数量和电极井间的距离对接地极温升的影响，确定温升计算过程中需要考虑的电极井的范围R；通过该接地极主电缆分流测试结果以及电极井分流仿真计算结果确定流过电流最大的电极井T，并以电极井T作为主要的研究对象；确定流过电极井T规定范围R以内的N个电极井的电流，搭建仿真模型，只研究电极井T在这N个电极井影响下的温升情况，根据分流测试的结果，快速准确地确定温升的主要研究对象，使问题得到简化，具有较强的工程意义。

技术领域

本发明涉及接地极电气参数计算领域，尤其涉及一种电极井间相互影响的垂直型接地极温升计算方法。

背景技术

由于我国幅员辽阔，且能源中心远离负荷中心，需要从一次能源集中的西部地区向经济活动活跃的中东部地区进行电能输送。特高压直流输电以其输电容量大，适合远距离传输等优点成为跨区域输电的首选，目前我国已经建设了多条不同电压等级的长距离直流输电线路。接地极是直流输电工程换流站的重要组成部分，起着钳制中性点电位、通流不平衡电流以及在极线检修或者故障时为直流提供大地返回通道的作用。

垂直接地极是由一些主轴垂直的分散单元构成，具有占地面积小，可以将电流导入地底深处，对环境影响较小等优点，是一种可行并极具发展潜力的接地极型式。垂直接地极的馈电棒为直线型，由于端部效应馈电棒两端溢流密度远大于中部溢流密度，端部电流集中使垂直接地极端部的温升问题突出，严重威胁接地极的安全运行。

关于接地极发热的研究，一般以电流场计算结果为基础条件，基于传热学理论计算接地极温升。早期的直流工程接地极入地电流不大，接地极电流引发的土壤温升问题并未凸显，关于这方面的文献不多。目前关于接地体温度场研究主要有公式法、数值计算法和试验法，并且计算中认为土壤参数是不变的。直流接地极的温升计算涉及到电场、温度场、流场等，适合采用有限元方法计算。由于实际的垂直接地极电极井数量众多且占地面积很大，直接根据垂直接地极实际参数搭建仿真模型进行求解，不仅工作量很大，而且会使问题复杂化，导致计算量过大、耗时较长，最终的计算结果准确率也较低；若直接采用单根垂直接地极的温升计算结果代替垂直接地极温升仿真计算结果又过于草率，会使结果出现较大的偏差。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种电极井间相互影响的垂直型接地极温升计算方法，能够有效简化计算过程、降低计算误差、优化计算结果。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种电极井间相互影响的垂直型接地极温升计算方法，包括以下步骤：

S1、对单根垂直接地极进行温升模拟试验研究，将试验结果与仿真计算结果进行对照，验证仿真模型的有效性；

S2、研究电极井数量和电极井间的距离对接地极温升的影响，确定温升计算过程中需要考虑的电极井的范围R；

S3、通过该接地极主电缆分流测试结果以及电极井分流仿真计算结果确定流过电流最大的电极井T，并以电极井T作为主要的研究对象；

S4、确定流过电极井T规定范围R以内的N个电极井的电流，搭建仿真模型，只研究电极井T在这N个电极井影响下的温升情况。

进一步，所述验证仿真模型的有效性的步骤为：

1)在直径为0.5m，高为0.5m的不锈钢桶内填充导电介质和土壤模拟大地；

2)电极采用长为0.5m，直径为0.01m的钢棒，布置在所述不锈钢桶的桶体中心，所述钢棒距所述不锈钢桶的桶底0.1m；

3)实验时，电流从所述电极首端注入，经所述不锈钢桶的桶壁回流；