Труды КНЦ (Технические науки вып. 2/2024(15))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 2. С. 93-100. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 2. P. 93-100. Научная статья УДК 621.317.3 doi:10.37614/2949-1215.2024.15.2.007 ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ЭФФЕКТЫ В ПОЛЕВЫХ ИЗМЕРЕНИЯХ ЧАСТОТНО-ЗАВИСИМЫХ ПАРАМЕТРОВ ГРУНТА Евгения Дмитриевна Бороздина Центр физико-технических проблем энергетики Севера Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия, e.borozdina@ksc.ru Аннотация При полевых измерениях электрических параметров грунта на частотах от сотен кГц до нескольких МГц существуют нежелательные электромагнитные эффекты. Эти эффекты вносят значительную ошибку в измеряемое удельное сопротивление грунта. В работе показано, как проявляются высокочастотные эффекты в зависимости от глубины исследования и параметров грунта. Для этого создана расчетная модель с использованием четырехэлектродной установки с перпендикулярным расположением токовых и потенциальных электродов. Расчеты выполнены для различных размеров установки. Рассматривались как однородная, так и многослойные модели грунта. Результаты расчетов сравнивались с рассчитанными аналитическим способом. Показано, что влияние электромагнитных эффектов увеличивается с глубиной исследования и частотой сигнала. Ключевые слова: удельное сопротивление грунта, метод конечных разностей во временной области, высокочастотные эффекты Благодарности: работа выполнена в рамках государственного задания Центра физико-технических проблем энергетики Севера Кольского научного центра Российской академии наук (FMEZ-2022-0014). Original article HIGH-FREQUENCY EFFECTS IN FIELD MEASUREMENTS OF FREQUENCY-DEPENDENT SOIL PROPERTIES Evgeniya D. Borozdina Northern Energetics Research Centre of the Kola Science Centre o f the Russian Academy of Sciences, Apatity, Russia, e.borozdina@ksc.ru Abstract Field measurements of the frequency-dependent soil electrical properties at high frequencies (from 100 kHz up to several MHz) can be affected by unwanted electromagnetic effects. These effects can lead to significant errors in soil resistivity measurements. In this work the high-frequency effects are demonstrated. For this, the simulation model was developed based on the finite-difference time-domain method. Soil properties were calculated using the perpendicular dipole-dipole array. Different array dimensions, as well as uniform and multilayered soil models were considered. Simulation results are compared with those calculated analytically. It was shown that the electromagnetic effects increase with the depth of investigation and excitation frequency. Keywords: soil resistivity, finite difference time domain (FDTD) method, high-frequency electromagnetic effects Acknowledgments: The work was carried out within the framework of the State Research Program of the Northern Energetics Research Centre of the Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences (FMEZ-2022-0014). Введение Измерение и моделирование электрических параметров грунта (удельного сопротивления и относительной диэлектрической проницаемости) в частотном диапазоне, характерном для токов молний, имеют большое значение при изучении электромагнитных переходных процессов в энергосистемах и проектировании систем заземления. Есть много работ, в которых показана необходимость учета частотной зависимости параметров грунта, например, при расчете импульсных характеристик заземлителей [1-3]. © Бороздина Е. Д., 2024 93