基于沖擊散流時地中電場分布接地極結(jié)構(gòu)設(shè)計研究.pdf

1、沖擊特性優(yōu)良的接地極可以為電氣設(shè)備提供有效的防護，有效降低雷擊引發(fā)的停電事故率。目前我國接地極設(shè)計方面主要存在如下問題：(1)以工頻接地電阻作為唯一指標進行接地極設(shè)計；(2)過度依賴工程經(jīng)驗；(3)沖擊特性的試驗研究較少，沖擊特性的數(shù)值計算基于一定的假定和簡化。此外，接地極的沖擊特性取決于接地極結(jié)構(gòu)、尺寸、雷電流參數(shù)、土壤電阻率等因素，由于工程中雷電流參數(shù)、土壤電阻率的不可控以及接地極尺寸不可能被設(shè)計的過大。因此，合理、有效的優(yōu)化設(shè)計接

2、地極結(jié)構(gòu)，以期改善其沖擊特性，這既是電力系統(tǒng)防雷計算和理論研究的基礎(chǔ)，也是保證電網(wǎng)安全可靠運行的重要前提。
　　 針對上述實際問題，本文采用了模擬試驗和數(shù)值仿真計算相結(jié)合的研究手段，首先，基于接地極沖擊散流的“端部效應(yīng)”，提出了一種針刺式結(jié)構(gòu)的接地極，通過在搭建的沖擊接地模擬試驗平臺對上述針刺接地極的沖擊特性進行試驗研究；其次，利用有限元數(shù)值計算方法，建立了針刺接地極沖擊特性的計算模型，通過系統(tǒng)的計算探討針刺導(dǎo)體在單根水平接地極

3、上布置的合理位置。本文的研究結(jié)論如下：
　　 (1)在保證導(dǎo)體總長不變的前提下，接地極上添加針刺的措施能夠有效降低接地極的沖擊接地電阻。土壤電阻率為ρ=115Ω·m時，本文試驗中的沖擊電流幅值范圍內(nèi)，水平和星型針刺接地極的平均沖擊降阻效果分別為16％和14.36％。針刺接地極在土壤電阻率為ρ=1000Ω·m下的沖擊降阻效果比低土壤電阻率時更明顯。
　　 (2)出于控制地中電場分布，增加強電場區(qū)域的考慮，設(shè)計了多種針刺接地

4、極試品。試品的模擬試驗結(jié)果表明，沖擊大電流作用下，保持針刺導(dǎo)體的長度不變，和針刺導(dǎo)體位于單根水平接地極的首、末端部相比較，針刺導(dǎo)體位于中部時接地極導(dǎo)體沿線土壤中的電場分布更均勻，且其沖擊接地電阻也更小。當針刺導(dǎo)體在接地極上的位置不變而僅增加長度，沖擊電流入地時的土壤中電場分布變得更不均勻，沖擊接地電阻減小。
　　 (3)對10m長的單根水平接地極而言，針刺導(dǎo)體布置在非導(dǎo)體端部的某一中間區(qū)間時，能夠保證針刺導(dǎo)體的沖擊接地電阻不受其