文/靳松

1　基于CDEGS的110kV變電站及地鐵礦山法區(qū)間隧道模型

CDEGS是加拿大SES公司推出的集成工程軟件包。該軟件包是一套功能強大的集成軟件工具，可用來分析接地、電磁場、電磁干擾等問題。CDEGS可計算由埋設(shè)或地面上的帶電導(dǎo)體組成的任意網(wǎng)絡(luò)在正常、故障、雷擊等瞬態(tài)條件下的電流和電磁場。CDEGS能模擬簡單導(dǎo)體和組合導(dǎo)體，如裸線、有涂層的管道或者埋設(shè)在復(fù)雜土壤結(jié)構(gòu)中的管裝電纜系統(tǒng)。

1.1　地鐵區(qū)間

根據(jù)地鐵礦山法區(qū)間特點，以圓柱形的鋼筋網(wǎng)絡(luò)模擬建立CDEGS模型如圖1，其中地鐵結(jié)構(gòu)鋼筋的電阻率定為0.022Ω/km。

1.2　變電站地網(wǎng)

根據(jù)110kV變電站全站接地網(wǎng)布置圖，接地網(wǎng)由銅扁帶水平接地體及銅包鋼垂直接地體組成，水平接地體埋深800mm，敷設(shè)間距5～6m，垂直接地體長度2.5m，將地網(wǎng)建立在CDEGS模型中，如圖2所示：地網(wǎng)結(jié)構(gòu)的電阻率為170Ω/km。

1.3　避雷針

根據(jù)110kV變電站全站的設(shè)備布置，建立110kV變電站的避雷針模型如圖3所示。

圖1：單洞單線礦山法區(qū)間隧道模型

圖2：變電站地網(wǎng)模型

圖3：變電站地網(wǎng)模型

圖4：區(qū)間隧道與110kV變電站縱剖面關(guān)系圖

圖5：區(qū)間隧道與110kV變電站平面位置關(guān)系圖

圖6：CDEGS全局模型

1.4　110kV變電站及地鐵礦山法區(qū)間隧道模型

110kV變電站及地鐵礦山法隧道的相對位置關(guān)系圖4及圖5所示。

按照110kV變電站及地鐵礦山法隧道的相對位置建立的CDEGS全局模型如圖6所示。

圖7：地鐵區(qū)間內(nèi)部跨步電勢

2　模型仿真

雷電流是指直接雷擊時，通過被擊物體（避雷針、輸電線、樹木或其他物體），而泄入大地的電流。雷電流在流通過程中，變化是很大的，它開始的幾個微秒內(nèi)達(dá)到最大值（幾十千安），然后慢慢降低，約在幾十到上百微秒內(nèi)降到零。

為模擬雷擊變電站進而對地鐵運營的影響，對避雷器加上40kA的雷電流，仿真得出地鐵區(qū)間內(nèi)部跨步電壓的大小波形如圖7所示。

3　結(jié)論

從以上仿真結(jié)果分析，地鐵區(qū)間內(nèi)瞬時的跨步電勢在20-35V之間，出于安全的電壓范圍，故可認(rèn)為雷擊對地鐵運營人員的影響很小。