基于等效界面電荷的分層土壤結構地電位分析

張 俊， 曹曉斌， 金煒東， 張思淵， 張彼德

(1.西南交通大學電氣工程學院， 成都610031；2.國網四川省電力公司甘孜供電公司，四川 甘孜626000；3.西南電力設計院有限公司，成都610021；4.西華大學電氣與電子信息學院，成都610051)

0 引言

高壓直流輸電(HVDC)因其獨特的優勢，在跨區域長距離輸電，區域大電網互聯方面得到了廣泛的應用[1-2]。目前我國西電東送的大趨勢已基本形成，形成多條由西南水電基地通過HVDC直接送往東部沿海地區的通道，緩解了我國電力資源與負荷分布不均的矛盾。但當HVDC單極運行時，接地極和大地土壤作為輸電線路的回路，承擔著運行電流的散流作用。此時巨大的電流將在數千公里的范圍內散流，其散流特性與大范圍內的土壤電阻率相關[3-8]，影響整個回路區域的地電位分布[9-10]，評估該區域地電位和電流場分布是研究其對環境影響的重要因素，其中電流散流區域的土壤模型是準確計算地電位和電流場分布的關鍵。目前主要研究的土壤模型有均勻土壤模型、水平分層土壤模型、垂直分層土壤模型、復合分層土壤模型以及圓柱形、半球形土壤模型。這當中格林函數仍然是求解問題的關鍵。

有關格林函數在均勻和各種非均勻土壤模型中的求解、比較、分析，眾多學者做了大量深入細致的研究，取得了各種成果[11-13]。這當中被積函數eλz和e-λz的系數是研究的焦點，針對諸如分離變量法、經典鏡像法、復鏡像法、行波法、函數擬合法等方法的討論圍繞著計算復雜程度、精度與土壤層數的關系上[14-19]，滿足邊界條件下微分方程的特解是格林函數計算的依據。……