混合土层模板内新型式体系独极区间作业时的电流布局

　　复合分层土壤结构中土壤介质分布十分复杂，在大尺度范围下难以刻画和建立土壤模型。在接地极设计和计算中，一般采用均匀的分层土壤模型。不论是水平分层还是垂直分层，接地极计算都是求解土壤模型的格林函数<14-16>。多层土壤结构的格林函数一般可以通过满足一定边界条件的下列拉普拉斯方程得到：20φ=（1）式中φ为电位。采取圆柱坐标系，结合土壤分界面的边界条件，可以得到由泰勒公式展开的无穷阶级数构成的格林函数形式，其物理意义是用无穷多重镜像代替分层土壤的边界作用。也可应用Prony法<16-17>，采用有限项的复系数指数级数拟和无穷阶泰勒级数，即等值复数镜像法。在研究接地极对地表电位分布的影响时，需要注意到海洋和陆地是尺度相当的介质，建立土壤模型时应考虑大海的影响。因此在广域上土壤模型是一种复合分层结构，即陆地和海洋构成了垂直分层的土壤结构，而陆地本身可以看成是多层水平分层的结构。这种结构土壤模型的格林函数求解更加复杂。但根据镜像法的物理意义，可以推导出地表电位的解析表达式。文献<16>中提到了一种等值复数镜像求解复合分层土壤中的格林函数的方法。

　　复合分层土壤结构尽管陆地土壤结构复杂，土壤电阻率变化不均匀，但是从整个交直流电网跨越的范围来看，海洋在面积上远大于陆地，而电阻率远小于土壤，因此考虑海洋对于接地极入地电流造成的大地电位分布影响时，整个土壤模型为如所示的复合分层结构，即陆地土壤模型水平分层，陆地和海洋又构成垂直分层。根据镜像法的物理意义，在陆地水平分层中，地表电位由无穷多个电源点的镜像共同作用引起；在考虑陆地和海洋的垂直分层中，可以把这些电源镜像点看作在相同土壤层中的多个电源点，根据垂直分层结构的推导，向海洋层进行一次镜像，使之满足垂直分层的边界条件，这样利用1.2中的推导，可以写出地表电位的表达式。

　　复合土壤模型下电流分布仿真计算模型直流单极大地回路运行时，不同站的电位差使得一部分电流会通过变压器的接地中性点流过交流系统，交流系统也改变了大地电位分布<10>，但是绝大部分电流还是经过大地返回接地极，交流系统对大地电位的影响有限，因此本文先根据上述复合土壤模型的推导求解整个交流电网所在范围内任意点的地表电位；交流网络是一个确定的系统，交流网络中的直流通路由电厂或变电站的接地电阻、变压器等值直流电阻和线路电阻构成，根据节点电压方程即可得到注入交流系统的直流电流，即变压器中性点流过的直流电流<19-20>。

　　计算参数本文在复合土壤模型下，仿真计算直流单极大地回路运行时，广东省500kV交流系统各厂站接地中性点流过的直流电流，网络等值简化后的交流系统陆地和海洋的分界面近似根据海岸线确定，靠近岭澳和大亚湾核电站。在复合土壤模型中陆地2层水平土壤电阻率分别为500、9000m，第1层土壤厚度为100m，垂直层海水电阻率为0.5m.接地极根据相应直流工程的实际布置选取，计算模型中按贵广直流I广东侧参数选取，即接地极为同圆心双环布置，外环和内环直径分别为800和600m，埋深4m.500kV厂站等值接地网电阻一般取0.4；500kV中性点接地变压器的直流等值电阻值根据配置情况取为0.10.2；线路等值直流电阻根据实际导线型号、长度和回路数确定。

　　结论本文利用土壤水平分层和垂直分层的格林函数，通过镜像，根据其物理意义推导出了复合分层土壤结构中地表电位的解析公式，从而在土壤模型中可以定量地考虑海洋的影响。根据复合土壤模型的仿真计算结果，靠近海洋层的地表电位受到海洋的影响将下降至接近零电位，导致更多的直流电流从靠近海洋的变压器中性点流过，影响了变压器的正常运行。