一种深井接地极的最大运行时间估算方法技术

本发明专利技术涉及接地技术领域，尤其涉及一种深井接地极的最大运行时间估算方法。能够对深井接地极的最大运行时间进行估算，对深井接地极的研究具有指导意义。本发明专利技术实施例提供一种深井接地极的最大运行时间估算方法，包括：将深井接地极简化为无限长圆柱模型，并对所述无线长圆柱模型的温升进行划区域分析，获得所述深井接地极的最大温升发生区域；将所述深井接地极的最大温升发生区域的温度对时间进行求导，并代入最大允许温升计算最大允许时间，从而实现对所述深井接地极的最大运行时间的估算。本发明专利技术实施例用于深井接地极的研究和应用。

A method of estimating the maximum operating time of deep well grounding electrode

The invention relates to the field of grounding technology, in particular to a method of estimating the maximum operating time of a deep well grounding electrode. It can be used to estimate the maximum operating time of deep well grounding pole, which is of guiding significance for the study of deep well grounding electrode. The embodiment of the invention provides a method for estimating the maximum running time, deep grounding includes: deep well grounding is simplified to the infinite cylindrical model and the cylindrical model wireless temperature zoned area analysis, obtain the deep well grounding of the maximum temperature rise area; the largest deep well the temperature rise occurs grounding the temperature of the derivation of the time, and then the maximum allowable temperature rise calculation of the maximum allowable time, so as to realize the estimation of the maximum running time of deep well grounding. The present invention is applied to the research and application of deep well grounding electrode.

【技术实现步骤摘要】
一种深井接地极的最大运行时间估算方法
本专利技术涉及接地
，尤其涉及一种深井接地极的最大运行时间估算方法。
技术介绍
与常规的浅埋式水平接地极相比，深井接地极具有覆盖面积小、投资少等优点，而与水平接地极类似，温度上升是设计时需要考虑的关键因素之一。当高压直流工作在单极模式时，系统电流在每侧接地极和大地间流通，当高压直流工作在双极模式时，接地电极也提供平衡电流的路径。这些组成部分，尤其是土壤，在电流流通过程中，其电阻率远大于焦炭和电极导体，所以自身会发热，特别是对于陆地接地极而言，由于大多数电极具有大的尺寸，达到稳定状态的时间非常长，而考虑到电极对环境和交流电网的影响，高压直流系统在单极模式下长时间运行几乎不可能，这就需要获取高压直流系统在单极模式下的最大运行时间，而最大运行时间由接地极的最大温升决定，通过设计公式对所述接地极的最大温升进行求解需要大量的人力、物力和财力，成本较高，不利于深井接地极的研究及应用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种深井接地极的最大运行时间估算方法，能够对深井接地极的最大运行时间进行估算，对深井接地极的研究具有指导意义。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术实施例提供一种深井接地极的最大运行时间估算方法，包括：将深井接地极简化为无限长圆柱模型，并对所述无线长圆柱模型的温升进行划区域分析，获得所述深井接地极的最大温升发生区域；将所述深井接地极的最大温升发生区域的温度对时间进行求导，并代入最大允许温升计算最大允许时间，从而实现对所述深井接地极的最大运行时间的估算。可选的，将深井接地极简化为无限长圆柱模型；具体包括：将所述深井接地极采用无限长圆柱进行代替，并将所述无限长圆柱的端部改为半球形。可选的，对所述无线长圆柱模型的温升进行划区域分析，具体包括：将无限长圆柱模型分为上部无限长圆柱和端部半球形，用端部半球形与上部无限长圆柱交界处的平面将散流和发热空间分为上下两部分，并将所述平面作为绝热面，按照无限长圆柱的散流和发热规律对上部分区域的散流和发热进行分析，按照半球形的散热和发热规律对下部分区域的散流和发热进行分析。可选的，所述深井接地极的最大温升发生区域为所述平面以上的区域。可选的，将所述深井接地极的最大温升发生区域的温度对时间进行求导，具体包括：在圆柱坐标系下，建立所述上部无限长圆柱的导热微分方程。可选的，所述上部无限长圆柱的导热微分方程如下所示：其中，C为热容率，λ为热导率，τ为时间，T为温度，r、z为柱坐标，qv为发热功率。可选的，和均为零，将土壤看作各向同性介质，可得：其中，J为土壤空间中任一点的电流密度，ρ为电阻率。可选的，代入最大允许温升计算最大允许时间是在绝热条件下进行的，可得电极表面土壤温度方程：其中，J0为电极表面的电流密度。本专利技术实施例提供一种深井接地极的最大运行时间估算方法，通过将所述深井接地极简化为无限长圆柱模型，并对所述无限长圆柱模型的温升进行划区域分析，获得所述深井接地极的最大温升发生区域，再针对性地对所述深井接地极的最大温升发生区域的温度对时间进行求导，并代入最大允许温升就能够计算出最大允许时间，从而能够估算出所述深井接地极的最大运行时间，对所述深井接地极的研究与应用具有指导意义。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种深井接地极的最大运行时间估算方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种深井接地极的电流流散结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的基于图2的将深井接地极的端部改为半球形的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种深井接地极的电流场分布的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的基于图3的将平面D看作绝热面对实际模型的电流流散进行分析的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的基于图3的对实际模型的电流流散进行分析的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本专利技术实施例提供一种深井接地极的最大运行时间估算方法，参见图1，包括：步骤1)将深井接地极简化为无限长圆柱模型，并对所述无线长圆柱模型的温升进行划区域分析，获得所述深井接地极的最大温升发生区域；步骤2)将所述深井接地极的最大温升发生区域的温度对时间进行求导，并代入最大允许温升计算最大允许时间，从而实现对所述深井接地极的最大运行时间的估算。本专利技术实施例提供一种深井接地极的最大运行时间估算方法，通过将所述深井接地极简化为无限长圆柱模型，并对所述无限长圆柱模型的温升进行划区域分析，获得所述深井接地极的最大温升发生区域，再针对性地对所述深井接地极的最大温升发生区域的温度对时间进行求导，并代入最大允许温升就能够计算出最大允许时间，从而能够估算出所述深井接地极的最大运行时间，对所述深井接地极的研究与应用具有指导意义。本专利技术的一实施例中，参见图2与图3，将深井接地极简化为无限长圆柱模型；具体包括：将所述深井接地极1采用无限长圆柱进行代替，并将所述无限长圆柱的端部2改为半球形。在实际应用中，由于所述深井接地极1通常由馈电棒以及填充在所述馈电棒和土壤之间的填充材料组成，其中填充材料通常为焦炭，并且，由于馈电棒的电阻率远小于焦炭的电阻率，可以得知所述馈电棒的发热功率远小于焦炭的发热功率，同时，由于馈电棒的热容率略大于所述焦炭的热容率，因此，在所述馈电棒和所述焦炭的交界面上所述馈电棒的温升必然小于所述焦炭的温升，热量会从焦炭向所述馈电棒传递。采用同样的分析方法可以得知：在土壤和所述焦炭的交界面上，最大温升发生在与所述深井接地极1接触的交接面的土壤处，并且，相较于土壤而言，馈电棒和焦炭的体积很小，所以实际上馈电棒和焦炭吸收土壤传递过来的热量也很小，因此，可不计土壤向焦炭和馈电棒传递的热量，即视土壤和焦炭的交界面绝热，将所述馈电棒和所述焦炭作为一个绝热的整体，采用无限长圆柱进行代替，所得到的温升值比实际温升值偏高，结果偏保守。而进一步地，参见图4，由于深井接地极1的入地电流向四周及深处流散，且接地极的端部电流容易流散，因此，在接地极表面，接地极的端部2电流密度最大，在一定范围之外，电流分布会接近半球形电极的电流密度分布规律，端部2是电流密度最大处，同时也是发热功率及温度最高处。因此，参见图2与图3所示，通过将所述接地极1的体积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深井接地极的最大运行时间估算方法，其特征在于，包括：将深井接地极简化为无限长圆柱模型，并对所述无线长圆柱模型的温升进行划区域分析，获得所述深井接地极的最大温升发生区域；将所述深井接地极的最大温升发生区域的温度对时间进行求导，并代入最大允许温升计算最大允许时间，从而实现对所述深井接地极的最大运行时间的估算。

【技术特征摘要】
1.一种深井接地极的最大运行时间估算方法，其特征在于，包括：将深井接地极简化为无限长圆柱模型，并对所述无线长圆柱模型的温升进行划区域分析，获得所述深井接地极的最大温升发生区域；将所述深井接地极的最大温升发生区域的温度对时间进行求导，并代入最大允许温升计算最大允许时间，从而实现对所述深井接地极的最大运行时间的估算。2.根据权利要求1所述的估算方法，其特征在于，将深井接地极简化为无限长圆柱模型；具体包括：将所述深井接地极采用无限长圆柱进行代替，并将所述无限长圆柱的端部改为半球形。3.根据权利要求2所述的估算方法，其特征在于，对所述无线长圆柱模型的温升进行划区域分析，具体包括：将无限长圆柱模型分为上部无限长圆柱和端部半球形，用端部半球形与上部无限长圆柱交界处的平面将散流和发热空间分为上下两部分，并将所述平面作为绝热面，按照无限长圆柱的散流和发热规律对上部分区域的散流和发热进行分析，按照半球形的散热和发热规律对下部分区域的散流和发热进行分析。4.根据权利要求3所述的估算方法，其特征在于，所述深井接地极的最大温升发生区域为所述平面以上的区域。5.根据权利要求4所述的估算方法，其特征在于，将所述深井接地极...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡上茂，蔡汉生，贾磊，刘刚，饶宏，施健，冯宾，张义，廖民传，胡泰山，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，
类型：发明
国别省市：广东,44