基于沖擊散流時(shí)地中電場(chǎng)分布接地極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(hù)，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(jì)方面主要存在如下問題：(1)以工頻接地電阻作為唯一指標(biāo)進(jìn)行接地極設(shè)計(jì)；(2)過度依賴工程經(jīng)驗(yàn)；(3)沖擊特性的試驗(yàn)研究較少，沖擊特性的數(shù)值計(jì)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(jì)的過大。因此，合理、有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)算和理論研究的基礎(chǔ)，也是保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的重要前提。
　　 針對(duì)上述實(shí)際問題，本文采用了模擬試驗(yàn)和數(shù)值仿真計(jì)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(yàn)平臺(tái)對(duì)上述針刺接地極的沖擊特性進(jìn)行試驗(yàn)研究；其次，利用有限元數(shù)值計(jì)算方法，建立了針刺接地極沖擊特性的計(jì)算模型，通過系統(tǒng)的計(jì)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(shí)，本文試驗(yàn)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(shí)更明顯。
　　 (2)出于控制地中電場(chǎng)分布，增加強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域的考慮，設(shè)計(jì)了多種針刺接地

4、極試品。試品的模擬試驗(yàn)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(shí)接地極導(dǎo)體沿線土壤中的電場(chǎng)分布更均勻，且其沖擊接地電阻也更小。當(dāng)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(shí)的土壤中電場(chǎng)分布變得更不均勻，沖擊接地電阻減小。
　　 (3)對(duì)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(shí)，能夠保證針刺導(dǎo)體的沖擊接地電阻不受其