Труды КНЦ вып.39 (ЭНЕРГЕТИКА вып. 5/2016(39))

УДК 621.311 А. Н. Данилин, В. В. Ивонин ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИМПУЛЬСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СОСРЕДОТОЧЕННЫХ ЭЛЕКТРОДОВ* Аннотация Представлена динамическая модель, описывающая импульсные характеристики сосредоточенных электродов при воздействии больших импульсов тока. В модели учитываются возникающие в грунте зоны ионизации, а также искровые каналы, образующиеся по краям электродов. Результаты моделирования сравниваются с экспериментальными данными. Ключевые слова: искрообразования в грунте, ионизация грунта, заземление, сосредоточенный электрод. А. N. Danilin, V. V. Ivonin DYNAMIC MODEL OF IMPULSE RESISTANCE OF CONCENTRATED GROUNDS Abstract A dynam ic model which describes the impulse behavior of concentrated grounds at high currents is described in this paper. The model take into account effect of soil ionization and effect of discrete breakdowns and filamentary arc paths at much higher currents. The results of modeling are compared with experimental data. Keywords: sparking in soil, soil ionization, grounding, concentrated grounds. Заземляющие устройства (ЗУ) являются важной частью энергетических систем, основная задача которых состоит в защите линий электропередач и высоковольтного оборудования от токов молний, поэтому ЗУ должны иметь достаточно низкое сопротивление. При проектировании систем заземления полезно проанализировать, как себя будет вести ЗУ под действием импульсов большой амплитуды. Хорошо известно, что сопротивление заземления при протекании токов молнии большой амплитуды может сильно отличаться от значений стационарного сопротивления, измеренного на промышленной частоте. Это связано с ионизацией грунта вблизи электрода и образованием искровых каналов, что приводит к заметному снижению удельного сопротивления грунта в зоне ионизации. При увеличении импульсного тока в грунте происходит ионизация и образуются искры, в результате чего сопротивление заземления уменьшается, а динамическая вольт-амперная характеристика (ВАХ) становится нелинейной [1]. Причиной ионизации является достаточно сильное электрическое поле проводимости E=pj, которое возникает при растекании импульсного тока с плотностью j с одиночного заземлителя. Ионизация в грунте, сопровождающаяся образованием искровых каналов, начинается при напряженности электрического поля Е = 4-16 кВ/см. Искровые каналы могут образоваться также в воздухе на поверхности грунта вблизи заземлителя. При растекании многокилоамперных токов (при ударах молнии или от мощных импульсных генераторов) могут образоваться Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 16-38-00443). 18