[发明专利]一种用于塔杆腐蚀接地极接地参数分析的数值计算方法

权利要求书

1.一种用于塔杆腐蚀接地极接地参数分析的数值计算方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1：接地极泄露电流计算；

步骤2：腐蚀边界分析；

步骤3：腐蚀接地极接地参数计算。

2.根据权利要求1所述的一种用于塔杆腐蚀接地极接地参数分析的数值计算方法，其特征在于：所述步骤1具体为：

步骤1：接地极泄露电流计算

接地参数的计算通常首先将接地装置划分为很多段，每一段上有两类节点；每一段的中间为m类节点，仅有泄露电流，不和外部电路发生连接；每一段的两段为e类节点，无泄露电流，和外部电路发生连接，即电流注入总是发生在e类节点上；根据节点对接地装置进行分段后，得：

其中Y_ee和Y_mm为e类节点和m类节点之间的自导，Y_em和Y_me相等，为e类节点和m类节点的互导，R为分析m类节点时的导纳矩阵，Ue为e类节点电位，Um为m类节点电位，Ie为e类节点注入电流；根据节点之间的关系求出Y_ee,Y_em,Y_me,Y_mm和Y^-1；每一段的泄露电流组成的矩阵I_m，得：

I_m＝Y^-1U_m (2)。

3.根据权利要求2所述的一种用于塔杆腐蚀接地极接地参数分析的数值计算方法，其特征在于：所述步骤2具体为：

在边界元法的求解过程中需对腐蚀产物层与土壤分界面进行离散剖分处理，采用任意曲边四边形将分界面剖分为m个边界单元；如果被剖分的单元足够多，则把每个边界元上存在的电荷看作是均匀分布，其中每个边界单元面积为ΔS₁,ΔS₂,…,ΔS_m，边界单元上的自由面电荷密度为η₁,η₂,…,η_m；

其中分界面体电流密度和电位移矢量的法向分量的衔接条件，得：

其中σ_c与σ_s分别为腐蚀产物层与土壤的电导率，η_q为第q个边界元的自由面电荷密度，是第q个边界元处从腐蚀产物层指向土壤的单位法向向量，ε为腐蚀产物的介电常数，是第q个边界元处土壤中的电场强度。

4.根据权利要求3所述的一种用于塔杆腐蚀接地极接地参数分析的数值计算方法，其特征在于：所述步骤3具体为：

结合求得的泄露电流和土壤与腐蚀物分界面上的电荷，第q个边界元处土壤中的电场强度为：

其中I_i为接地导体上第i个节点的泄露电流，为坐标原点指向ΔS_q的场点距离向量；第一项为ΔS_q上的电荷产生的电场，第二项为腐蚀产物层与土壤分界面除去ΔS_q的其他边界元上电荷产生的电场，第三项为接地极泄露电流产生的电场，第三项的计算主要类似于的伽辽金法，匹配点并选择在第q个边界元上；

对于含腐蚀产物层接地极，接地极的电位还应考虑分界面上自由电荷的贡献；根据点电荷在空间中产生的电位，得边界元j的自由面电荷在接地极表面匹配点p(x_p,y_p,z_p)处产生的电位为；得腐蚀接地极表面匹配点p处的电位为：

式(5)求得腐蚀接地极表面的电位，式(2)求得的接地极表面泄露电流，结合上式则求得腐蚀接地极的接地电阻和地表电位的接地参数。