Details

В нижеприведённой работе выполнено моделирование методом конечных элементов вертикального заземлителя. Рассмотрена зависимость стекающих с вертикального заземлителя токов при воздействии на него различных по амплитуде и скорости нарастания импульсов напряжения. Для этого было создано две модели. Первая модель – пятиметровый вертикальный заземлитель, находящийся под воздействием постоянного потенциала в 1 кВ. Главной задачей этой модели было сравнение результатов расчета в программном комплексе COMSOL Multiphysics и аналитического расчёта для того, чтобы удостовериться в достоверности получаемых результатов. Во второй модели рассматривается импульсное воздействие на заземлитель различной амплитуды, также в ходе расчета варьируются различные параметры грунта и самого заземлителя (рассмотрен также заземлитель длиной 10 метров). После получения данных из обеих моделей, сделан вывод о необходимости учёта волновых процессов при проектировании систем заземления. По результатам исследования, рекомендуется при расположении заземлителей в почвах с высоким удельным сопротивлением и проводимостью, проводить расчёт волнового сопротивления во избежание возникновения аварийных ситуаций.

This work presents finite element modeling of a vertical grounding electrode. The study examines the behavior of currents dissipating from the vertical grounding electrode under the influence of voltage impulses with varying amplitudes and rise times. Two models were developed for this purpose. The first model represents a 5- meter vertical grounding electrode subjected to a constant potential of 1 kV. The main objective of this model was to compare the results obtained using the Comsol Multiphysics software with those from analytical calculations, in order to verify the reliability of the simulation results. The second model analyzes the impact of voltage impulses of various amplitudes on the grounding electrode. During this simulation, different soil parameters and grounding electrode characteristics were varied (including a case with a 10-meter electrode). Based on the data obtained from both models, a conclusion was drawn regarding the necessity of accounting for wave processes in the design of grounding system. According to the results of the study, it is recommended that in soils with high specific resistance and conductivity, the wave impedance should be calculated in order to avoid potential emergency situations.