韩娟，杜京义

（1．西安科技大学工程训练中心，西安 710054；2．西安科技大学电控学院，西安 710054）

基于有限元法的变电站接地网外加电流阴极保护模型

韩娟1，杜京义2

（1．西安科技大学工程训练中心，西安 710054；2．西安科技大学电控学院，西安 710054）

建立变电站接地网阴极保护数学模型，并采用有限元法进行求解。假定系统在某一时段处于稳态电流场，得出电位应满足的拉普拉斯方程的描述方程；在合理的假设下设置阳极、地表面边界及虚设球冠、阴极三种边界条件。通过划分几何模型和构造插值函数、分析剖分单元采用有限元法进行求解。实验表明，所建立的模型达到预期效果。

接地网；阴极保护；描述方程；边界条件；有限元

0 引言

变电站接地网是用于工作接地、防雷接地和保护接地的重要设施，是维护电力系统安全运行、保障运行人员人身安全的重要环节[1]。接地网的接地体常年埋于地下，其腐蚀的隐蔽性和不易检测性的特点可导致电力系统的安全可靠运行存在潜在隐患[2]。

目前，外加电流阴极保护技术在地下储罐、钢筋混凝土、船舶、桥梁、化工设备等领域广泛应用[3]。在国内，虽然有关阴极保护的研究工作开始较晚，但是要求埋地管网必须采取阴极保护技术，目前该方法大多只应用在长输管道的阴极保护技术等方面，在变电站接地网方面鲜有涉及，技术不够成熟[4]。

阴极保护模型既要使电位分布尽可能均匀，又要保证电位都在保护电位范围内，即阴极表面的电位分布是一种最优结果，可通过有限元法（FEM）来求得数值解。……