張國(guó)志，趙榮普

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局，云南昆明，650000）

1 接地網(wǎng)技術(shù)方案

一般情況下，針對(duì)接地網(wǎng)本身的缺陷，其主要指的是接地引下線本身出現(xiàn)的虛接，或者是水平均壓導(dǎo)體斷裂等一系列的缺陷。為了能夠滿足檢測(cè)的要求，還需要落實(shí)接地網(wǎng)圖紙結(jié)構(gòu)，并且將地下導(dǎo)體的實(shí)際位置確定。本項(xiàng)目在進(jìn)行檢測(cè)診斷中，主要是：通過(guò)接地網(wǎng)兩下引導(dǎo)體對(duì)于異頻正弦波電流實(shí)際的注入和抽出，在電磁感應(yīng)基本原理掌握的前提下，對(duì)地表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布情況做好合理的測(cè)量，按照其實(shí)際的變化規(guī)律以及分布特征，這樣就可以對(duì)接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)加以判斷，并且將導(dǎo)體位置確定，從而對(duì)嚴(yán)重腐蝕段以及斷點(diǎn)等具體的缺陷故障進(jìn)行診斷。為此，就需要將電流頻率對(duì)于地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度帶來(lái)的影響加以確定，落實(shí)其強(qiáng)度分布的對(duì)應(yīng)特征，然后了解土壤本身的實(shí)際構(gòu)成可能會(huì)對(duì)地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度帶來(lái)怎樣的影響，最后，掌握腐蝕變細(xì)、接地網(wǎng)斷點(diǎn)等一系列缺陷可能引發(fā)的變化特征[1]。

2 接地網(wǎng)仿真計(jì)算模擬分析

2.1 計(jì)算模型

基于接地網(wǎng)模型作為案例，在x與y方向上擁有接地導(dǎo)體11根，并且每一根導(dǎo)體直徑為20mm，長(zhǎng)100m，每一段10m，一共擁有10段；相對(duì)的磁導(dǎo)率為200；接地導(dǎo)體電阻率為1.78′10-7Ω×m；埋深達(dá)到0.8m，假如只有1層土壤，那么土壤電阻率為80Ωm[2]。

2.2 激勵(lì)電流頻率影響

對(duì)于電流和激勵(lì)信號(hào)要求的明確，就需要考慮到兩者對(duì)于地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)帶來(lái)怎樣的影響。在圖1中主要是從接地體P直接注入10A電流強(qiáng)度的正弦波信號(hào)，然后從接地體Q將其抽出，將F的位置上的地標(biāo)x方向磁感應(yīng)強(qiáng)度Bx作為案例，這一位置的輸入信號(hào)頻率與地標(biāo)磁感應(yīng)強(qiáng)度關(guān)系見(jiàn)圖2所示。因?yàn)橥寥雷杩古c接地網(wǎng)導(dǎo)體對(duì)于信號(hào)頻率帶來(lái)的影響，考慮到土壤之中不同頻率信號(hào)的實(shí)際衰減程度，就圖2來(lái)看，在2kHz頻段中，存在較強(qiáng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，大概在200-250nT之間，當(dāng)處于幾千赫茲的時(shí)候，會(huì)迅速降低磁感應(yīng)強(qiáng)度，其實(shí)際測(cè)量處于20-2000Hz范圍之中，就可以考慮到信號(hào)工作頻率的合理選擇。

圖1 仿真計(jì)算模型

圖2 信號(hào)頻率的影響

基于畢奧－薩法爾定律計(jì)算地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度，由于同激勵(lì)電流強(qiáng)度類似于線性關(guān)系，注入的電流較高，會(huì)提升信噪比，這樣就可以直接的進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，對(duì)于激勵(lì)源本身的要求較高。為了能夠有效的檢測(cè)地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度，按照接地網(wǎng)大小，再配合上磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量系統(tǒng)本身的靈敏度，就可以進(jìn)行激勵(lì)電流的合理選擇，一般來(lái)說(shuō)，2-50A的電流就可以達(dá)到檢測(cè)需求[3]。

2.3 土壤結(jié)構(gòu)對(duì)地表磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響

為了分析地表磁感應(yīng)強(qiáng)度隨土壤結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同而變化的規(guī)律，假設(shè)在從圖1接地體P(53,0)處注入10 A、410 Hz的正弦波信號(hào)，從接地體Q(50, 94)處抽出，按4種土壤模型進(jìn)行仿真計(jì)算。以地表面x方向磁感應(yīng)強(qiáng)度分量Bx在x＝0～55 m，y＝55 m的區(qū)域分布為例，計(jì)算結(jié)果如圖3所示。計(jì)算發(fā)現(xiàn)4種模型下地表磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大相對(duì)差值約為4%，從圖3中可看出，當(dāng)直接從接地體注入和抽出電流時(shí)，由于接地導(dǎo)體的電阻率遠(yuǎn)小于土壤的電阻率，土壤結(jié)構(gòu)對(duì)地表磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響并不明顯。

圖3 不同土壤結(jié)構(gòu)下磁感應(yīng)強(qiáng)度的比較

2.4 地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布特征

分析診斷方式的可行性，主要是對(duì)應(yīng)實(shí)際的分布特征來(lái)進(jìn)行具體的闡述。依舊選擇圖1之中的P與Q，進(jìn)行10A、410Hz正弦波信號(hào)的注入與抽出。X為40m，y=40-70m的感應(yīng)強(qiáng)度為例，最后的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖4所示，其中的Bx、By、Bz分別代號(hào)表了沿著3個(gè)直角坐標(biāo)方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度分量。不難看出，在垂直于電流方向上的分量是較大的，達(dá)到100nT，所以，在實(shí)際的檢測(cè)中，最好是選擇這一個(gè)方向的進(jìn)行測(cè)量。

圖4 地表磁感應(yīng)強(qiáng)度分量的比較

X方向地標(biāo)磁感應(yīng)強(qiáng)度Bx的分布在區(qū)域之中的仿真計(jì)算結(jié)果，具體見(jiàn)圖5（a）所示，圖5（b）、圖5（c）代表了By和Bz。針對(duì)地表面的實(shí)際情況，當(dāng)處于x=40m和y=0-100m以及y=60m和x=0-100m的Bx分布見(jiàn)圖6所示。

圖5 地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度實(shí)際的分布

圖6 Bx的局部情況

從圖6可以看出，Bx分布規(guī)律性較強(qiáng)，但是By和Bz分布規(guī)律較弱：

第一，針對(duì)于電流相互靠近的注入與抽出地表相互靠近的區(qū)域，Bx值較大；第二，沿著垂直方向，其Bx分布變化屬于波浪式的模式，導(dǎo)體上都有峰值的出現(xiàn)；第三，沿著注入與抽出電流方向?qū)w地標(biāo)Bx變化屬于平緩趨勢(shì)。一般來(lái)說(shuō)，都不會(huì)有明顯的跌落或者是突變情況出現(xiàn)[4]。

圖7 沿邊緣導(dǎo)體注入抽出電流時(shí)Bx的分布情況

當(dāng)接地網(wǎng)局部導(dǎo)體有斷點(diǎn)或者是嚴(yán)重腐蝕變細(xì)的問(wèn)題，因?yàn)殡娏鞒霈F(xiàn)了變化，這樣就會(huì)引發(fā)鄰近區(qū)域地標(biāo)磁感應(yīng)強(qiáng)度的跌落或者是變化，這樣就會(huì)對(duì)分布特征加以改變，為后續(xù)的診斷提供參考?；谶@一分析，就可以選擇矩形探測(cè)全對(duì)地標(biāo)磁感應(yīng)強(qiáng)度分布情況進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)多次的注入與抽出位置的該比啊你，如圖1之中的I、K與G、H，在圖7之中，按照邊緣導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)電流的注入與抽出，呈現(xiàn)出地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度的Bx分量分布。這就好比對(duì)于整個(gè)接地網(wǎng)的分條診斷以及分片診斷?；诂F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的導(dǎo)體位置分析，這樣也可以方便后續(xù)的診斷，通過(guò)激勵(lì)電流的注入與抽出點(diǎn)的合理選擇，就需要與某一根導(dǎo)體的兩端盡可能的靠近。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，本文針對(duì)接地網(wǎng)技術(shù)分析及仿真模擬探析，希望通過(guò)合理的仿真模擬，能夠提供對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，為后續(xù)的接地網(wǎng)研究奠定良好的基礎(chǔ)條件。