Труды КНЦ вып.22 (ЭНЕРГЕТИКА вып. 3/2014(22))

Для получения сопротивления заземления, равного 0 Ом, грунт моделируется как идеальный проводник. Сопротивление заземлителя, равное 5 Ом, выбрано как стационарное сопротивление. Для того чтобы уменьшить индуктивность заземлителя (сделать его как можно более сосредоточенным), он моделируется в виде металлического параллелепипеда. Т.к. расчет стационарного сопротивления с помощью метода конечных разностей во временной области вызывает трудности (требуется большое время расчета, вследствие чего происходит накопление ошибки расчета, связанное с поглощающими граничными условиями UPML), то сопротивление было рассчитано через емкость куба согласно электростатической аналогии. По современным расчетам емкость куба единичных размеров составляет примерно 0.6607-47 і 8 о [12]. Емкость куба произвольных размеров равна 0.6607-47i8oR, где 4ле,Я - емкость сферы радиуса R, равного длине ребра куба. Задав, размер заземлителя, например, равным 10x10*5 м3, получаем удельное сопротивление грунта ^ = ѵ 0 , 6 6 0 7 - , 0 бб07.2я(г = I f I f z.d>о о =5Ом-О, 6607-2-3.1416-10 м »207,6 {Ом-м) Результаты расчетов представлены на рис.5. Некоторые расхождения с расчетами в [11], по всей видимости, вызваны тем, что сопротивления 5 Ом и ООм при учете импульсного характера процессов не устанавливаются сразу, и в первые микросекунды больше своего стационарного значения даже у достаточно сосредоточенных заземлителей. Сопротивление 5 Ом может быть выбрано, например, не как установившееся, а как сопротивление в более ранний момент времени (таким образом, установившееся сопротивление окажется меньше пяти Ом), что снизит расчетное напряжение. Кроме того, в реализованном нами методе пока нет возможности учета короны, поэтому время двойного пробегаравно 2 мкс точно. Таким образом, результат расчета напряжения зависит от того, какое сопротивление выбирается в качестве сопротивления заземлителя - стационарное или импульсное. Нулевое сопротивление заземления также не устанавливается сразу, даже если принять удельное сопротивление грунта равным нулю. В [11] отмечается важность учета сопротивления заземления опор, однако нет примера расчета для опор с высоким сопротивлением. На рис.6 представлен результат расчета напряжения на вершине опоры с сопротивлением заземления 30 Ом при косоугольном импульсе тока. Теперь падение напряжение определяется в основном сопротивлением заземления опоры, а не ее индуктивностью, форма волны напряжения практически подобна форме тока. При еще большей величине активного сопротивления (порядка 100 Ом) это подобие становится полным. При высоких значениях сопротивлений заземления опоры уже возникает необходимость учета ее емкости. В методе FDTD емкость является неотъемлемой характеристикой модели заземлителя, поэтому ее влияние учитывается автоматически. Интересно сравнить результаты, полученные для косоугольного импульса тока, с реакцией модели на форму импульса, близкую к реальному току молнии. Для расчета была выбрана формула Гевдлера (Heidler), рекомендованная ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 «Менеджментриска. Защитаот молнии. Часть 1. Общие принципы»: .. . I { t / T f , ч i(t) = ----- ѵ . \ , r. exp (t/т) W k \ + (t/T )10 v/ ' где I - пиковое значение тока молнии; к - поправочный коэффициент пикового тока; Т -длительность фронтаимпульсатока; г - время полуспадатокамолнии. 51