土壤冻结时考虑导体传热的 接地装置散流失效模型

西藏地区新能源送出走廊不可避免的会途经极寒冻土地区,接地装置面临着冻结失效的风险。以往的研究中,接地装置散流性能计算前提是将冻土考虑成静态水平分层结构,忽略接地装置与杆塔相连时整体的散热效应对土壤冻结结构的影响,导致实际运行中接地装置散流性能分析不准确。因此,该文首先建立考虑接地导体传热的土壤水热场耦合模型,计算得到杆塔散热条件下土壤的冻结结构;然后,在此冻结结构下构造接地装置冲击散流失效模型;最后,利用该模型与传统模型对比,探究接地导体的半径、长度和土壤初始温度等因素对接地装置散流性能的影响。研究表明,由于接地导体具有良好的导热性能,其所接触的土壤易形成局部冻结,与传统模型相比,-10℃低气温下相同接地装置失效时刻提前约18 d;若低温持续时间相同,半径6 mm的单根垂直接地导体达到3.3 m就不会失效,而传统模型下则是1.6 m,相差约2倍。此外,减小接地导体半径或降低接地导体导热系数均可减缓局部冻结。