砒砂岩地区层控接地特性及分形外延优化研究

摘要

为了解决砒砂岩地区铁路牵引供电系统中接地性能偏低的问题，研究了该特殊地质区的层控接地特性，提出了结合指数不等间距布置和边角网孔加密的分形外延优化方法。首先，根据新准铁路沿线的实测电阻率及含水率等土壤特征参数，建立水平分层土壤模型；然后，利用CDEGS软件对不同接地模型进行仿真分析，并重点分析水平接地极的散流特性；最后，采用分形理论联合指数不等间距布置和边角网孔加密法优化放射型接地极，分析接地网的接地电阻、接触电压、跨步电压等电气参数。结果表明：表层土壤电阻率分布特性对降阻效率影响显著，底层基岩严重削弱垂直接地极降阻效率；分形角度为90°、分形维数为0.431、分形层数为2层的外延接地极单位长度利用率最高；采用指数不等间距布置，最优压缩比取0.8,可大幅提高接地安全性；所提复合接地方法降阻效率高达41%,适用于特殊地质特性的砒砂岩地区。研究结果可为高土壤电阻率地区铁路牵引供电系统中接地网降阻提供参考。

关键词

电力系统及其自动化 / 外延接地网 / 水平分层土壤 / 分形理论 / 不等间距 / CDEGS / 砒砂岩