Details

В работе применены методы численного моделирования в программном комплексе COMSOL Multiphysics для изучения процессов растекания импульсных токов в грунтах с различными электрофизическими свойствами, а также для оценки влияния параметров молниевого воздействия на защищаемое оборудование. В первой части исследования проведен анализ вертикального заземляющего электрода, включая зависимость его эффективности от удельного сопротивления и диэлектрической проницаемости грунта. Исследование также выявило зависимость амплитуды перенапряжений от параметров молниевого импульса: сокращение длительности и увеличение амплитуды тока молнии усиливают риски для оборудования. Кроме того, подтверждено влияние свойств грунта: высокое удельное сопротивление увеличивает перенапряжения, тогда как рост диэлектрической проницаемости (ε) способствует их снижению. Результаты работы подчеркивают важность комплексного подхода к проектированию систем молниезащиты, включая оптимизацию расположения ОПН, учет характеристик грунта и параметров молниевых импульсов. Практическая значимость исследования заключается в разработке рекомендаций, направленных на повышение устойчивости энергосистем к грозовым воздействиям с использованием современных методов численного моделирования.

The work employs numerical modeling methods in the COMSOL Multiphysics software to study the dispersion of impulse currents in soils with varying electrophysical properties and to assess the impact of lightning strike parameters on protected equipment. The first part of the research analyzes a vertical grounding electrode, including its efficiency dependence on soil resistivity and dielectric permittivity. The study also reveals the dependence of overvoltage amplitudes on lightning impulse parameters: shorter durations and higher current amplitudes increase equipment risks. Additionally, the influence of soil properties is confirmed: high resistivity elevates overvoltage, while increased dielectric permittivity (ε) reduces them. The results underscore the importance of a holistic approach to lightning protection system design, including SA placement optimization, soil characteristics, and lightning impulse parameters. The practical significance lies in developing recommendations to improve power system resilience against lightning impacts using advanced numerical modeling methods.