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输电线路杆塔接地网的正常运行关系到输电线路乃至电网的安全,但杆塔接地网的腐蚀问题仍是困扰电力部门的一个难题。杆塔接地网腐蚀将严重影响接地散流效果,有的甚至在雷电流入地时熔断。由于杆塔一般在野外,分布范围广,传统的工频接地电阻测量方法难以判断杆塔接地的腐蚀情况,大多只能采用开挖方式来检查接地的腐蚀情况,费时费力。因此,深入研究杆塔接地的散流特性和腐蚀检测手段,对确保输电线路安全运行具有重要意义。 杆塔接地网腐蚀检测方法已有较多研究,其中,冲击接地阻抗法是通过注入模拟冲击电流,测量接地冲击阻抗来分析是否有腐蚀,反映的是接地体的散流特性;而探地雷达方法则通过分析接地导体的雷达图像来判断接地网腐蚀情况,反映的电磁散射特性。两种方法的可行性均存在一定的理论问题。如接地体腐蚀点位置对其冲击接地阻抗的有何影响,探地雷达图像能否判断出接地体腐蚀状态等。实际上,杆塔接地腐蚀对散流的影响以及接地网探地雷达成像问题均属于埋地导体的电磁场计算问题,为此,本文采用时域有限差分法(FDTD)对上述电磁场问题进行仿真研究,分析上述两种方法的可行性问题。 运用非均匀网格划分的FDTD分析计算了杆塔接地体不同部位发生腐蚀时的冲击接地阻抗。研究了时域有限差分法中的取值约束条件、细导线FDTD模型、以及电磁波在无限大的空间中传播与计算资源有限的矛盾问题。分析并提炼了不同腐蚀位置对于杆塔接地暂态接地阻抗的影响规律,计算结果表明通过检测杆塔冲击接地阻抗可以判断杆塔有否腐蚀。 采用 FDTD研究了不同形状埋地导体的电磁散射成像问题,计算分析了圆钢接地体、方形接地体的电磁散射特性。结果表明不同形状的埋地导体,其电磁散射场的幅值和相位均有明显不同特征,探地雷达图像可有效反映圆钢接地体腐蚀点处形状的变化,即通过探底雷达图像在接地体腐蚀点处形状的变化有效判断接地体腐蚀。同时还研究了土壤、接地导体、以及金属腐蚀物的频散特性,仿真结果表明接地导体及腐蚀物均有明显区别的频散特征,为探地雷达用于杆塔接地网腐蚀检测打下了理论基础,对杆塔接地腐蚀检测有具有理论指导意义。