沖擊接地電阻

輸電線路桿塔在電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣，遭受雷擊概率最高。輸電線路接地裝置的沖擊特性直接影響其防雷性能，而沖擊接地電阻是反映接地裝置沖擊特性的重要指標。減小沖擊接地電阻能有效的降由于雷電流具有作用時間短、幅值大、等值頻率高等特點，大電流將導(dǎo)致接地體周圍的土壤電離，產(chǎn)生火花放電效應(yīng)，相當(dāng)于使接地體的有效半徑增大，對接地極的沖擊接地電阻有減小的作用。忽略了土壤的電火花效應(yīng)，應(yīng)用CDEGS分析不同接地極的沖擊接地特性。雖然沒有考慮電火花效應(yīng)，但接地極沖擊接地電阻隨接地極尺寸及土壤電阻率的總體變化趨勢沒有發(fā)生變化，在實際工程應(yīng)用中仍有意義。

（1）單一水平接地極截面積的變化對其沖擊接地電阻的影響不大；

（2）接地極的沖擊接地電阻隨附加垂直接地體的長度增加而減小，最后趨于穩(wěn)定。附加垂直接地極增多，沖擊接地電阻減??；但垂直接地極過多，接地極之間的屏蔽效應(yīng)明顯，會阻礙沖擊接地電阻的減?。?

（3）在高土壤電阻率情況下，雷電流傾向于通過接地極泄散電流，接地極的軸向電流變大。增加垂直接地極長度和數(shù)量對降低接地極的沖擊接地電阻有很明顯的效果 。

在進行沖擊接地電阻的測量時，由于沖擊電流的陡度很大，頻率很高，要考慮接地裝置的電感和電容對沖擊接地電阻的影響，因此可以將接地裝置等效為一個由電阻、電感、對地電容和電導(dǎo)組成的分布參數(shù)網(wǎng)絡(luò)如果考慮沖擊電流在土壤中引起的火花放電，那么這個網(wǎng)絡(luò)是非線性的，其數(shù)學(xué)模型非常復(fù)雜，求解極其繁瑣，還沒有很好的解決辦法如果不考慮土壤的火花放電，那么接地裝置可以等效為一個線性非時變系統(tǒng)，其數(shù)學(xué)模型相對簡單，計算求解容易實現(xiàn)當(dāng)然，在不考慮火花放電的情況下，求得的沖擊接地電阻將偏于安全側(cè)。

因為在火花放電的區(qū)域內(nèi)土壤的等值電阻率下降，有利于電流的流散，相當(dāng)于接地體的等值直徑增大，從而使沖擊接地電阻值降低雷電流的幅值越高，在土壤中引起火花放電的區(qū)域就越大，沖擊接地電阻值就越小。不過對于伸長接地體和地網(wǎng)而言，由于接地裝置本身的電感呈現(xiàn)較大的阻礙雷電流流通的作用，火花放電主要集中在電流入射點的附近，火花放電的范圍相對于整個伸長接地體和地網(wǎng)還是很小的因此，火花放電對于沖擊接地電阻的影響是有限的故無需考慮火花放電的影響，計算結(jié)果比實際值略大，故在設(shè)計中考慮的安全系數(shù)更大。

所謂線性非時變系統(tǒng)，就是指具有疊加性、齊次性，并且系統(tǒng)參數(shù)不隨時間變化的系統(tǒng)線性非時變系統(tǒng)還具有微分特性并滿足因果性 。

在電力系統(tǒng)中，為了工作的需要，常需將電力系統(tǒng)及其電氣設(shè)備的某些部分與大地相連接，從而構(gòu)成接地系統(tǒng)對于工作接地及保護接地而言，接地電阻是指在直流或工頻電流流過時的電阻；對防雷接地而言，是指它在雷電流(沖擊電流)流過時的電阻，簡稱沖擊接地電阻。

對于沖擊接地電阻的研究主要有以下方法：

（1）在理論分析的基礎(chǔ)上對具體接地裝置建立數(shù)學(xué)物理模型，通過解偏微分方程或者差分方程，從而計算求出該接地裝置的沖擊接地電阻；

（2）進行模擬試驗，主要針對集中接地體；

（3）利用測量得到的工頻接地電阻乘以沖擊系數(shù)，求出沖擊接地電阻；

（4）根據(jù)經(jīng)驗公式進行估算。

除了第二種方法外，其余都不是通過實驗直接測量得到結(jié)果，而是利用間接手段求出沖擊接地電阻，其結(jié)果的可靠性難以驗證。而在野外對桿塔進行沖擊接地電阻模擬試驗，由于接地電極與電流極之間相距較遠(幾十米到幾百米)，回路連線較長，且沖擊接地電阻的數(shù)值一般都在數(shù)歐姆到數(shù)十歐姆之間，整個回路中的電感和電阻都很大，要產(chǎn)生波頭很陡、幅值很大的雷電流波形就需要極高的電壓，這在工程應(yīng)用中很難實現(xiàn)。提出一種利用波頭較緩、幅值較低的電流對沖擊接地電阻進行測量的方法利用波頭較緩、幅值較小的入射電流，通過變換計算的方法求出接地裝置在波頭較陡、幅值較大的雷電流波形作用下的電壓響應(yīng)，從而進一步求出沖擊接地電阻 。

提出一種新的沖擊接地電阻測量方法，利用波頭較緩、幅值較小的入射電流，通過變換計算的方法求出接地裝置在波頭較陡、幅值較大的雷電流波形作用下的電壓響應(yīng)，從而求出沖擊接地電阻通過變換卷積計算最

終得到的沖擊接地電阻值與同一模型的理想沖擊接地電阻值基本相同，而且變換計算基本不受入射電流波形的陡度、幅值的影響;而根據(jù)實際情況選擇合適的采樣頻率和卷積點數(shù)，可以大大減少計算量由此，可以得出結(jié)論：該方法可行，且具有較高的工程實用價值。

備案信息

備案號：78185-2020

備案月報： 2020年第11號(總第247號) 2100433B

前言

第一章　接地裝置的工頻接的電阻和沖擊接地電阻

第一節(jié)　工頻接地電阻的基本概念

第二節(jié)　均勻土壤中的工頻接地電極

第三節(jié)　不均勻土壤中的工頻接地電極

第四節(jié)　沖擊接地電阻的基本概念

第五節(jié)　沖擊電位分布

第六節(jié)　外引接地裝置

第七節(jié)　水平接地體上的波過程

第八節(jié)　發(fā)電廠、變電所網(wǎng)格式地網(wǎng)的沖擊接地電阻

第二章　發(fā)電廠、變電所接地裝置

第一節(jié)　發(fā)電廠、變電所接地的意義

第二節(jié)　發(fā)電廠、變電所接地的基本要求

第三節(jié)　發(fā)電廠、變電所網(wǎng)格式接地網(wǎng)的接地電阻計算

第四節(jié)　發(fā)電廠、變電所地面電位分布

第五節(jié)　地面跨步電壓和設(shè)備接觸電壓

第六節(jié)　發(fā)電廠、變電所接地網(wǎng)的設(shè)計

第七節(jié)　發(fā)電廠、變電所接地裝置的施工

第八節(jié)　發(fā)電廠、變電所接地網(wǎng)存在的問題及改造

第三章　送電線路桿塔接地裝置

第一節(jié)　架空線路桿塔接地的意義及要求

第二節(jié)　架空線路桿塔接地電阻計算

第三節(jié)　架空線路桿塔接地的設(shè)計

第四節(jié)　架空線路桿塔接地裝置的施工

第五節(jié)　降低桿塔接地電阻的措施

第六節(jié)　桿塔接地裝置的運行及維護

第七節(jié)　山區(qū)送電線路雷害事故分析及防雷措施研究

第八節(jié)　110kV線路接地改造及防雷效果實例

第九節(jié)　發(fā)電廠直配線路防雷保護措施實例

第四章　降低發(fā)電廠、變電所接地裝置工頻接地電阻的措施

第一節(jié)　充分利用自然接地體降阻

第二節(jié)　外引接地裝置

第三節(jié)　采用深井式接地極

第四節(jié)　擴網(wǎng)及設(shè)置水下地網(wǎng)

第五節(jié)　填充電阻率較低的物質(zhì)或降阻劑人工改善土壤電阻率

第六節(jié)　發(fā)電廠、變電所的綜合降阻措施

第五章　接地裝置的運行與發(fā)熱

第一節(jié)　接地裝置的工頻電位

第二節(jié)　地網(wǎng)電位升高及其限制措施

第三節(jié)　反擊過電壓及其保護

第四節(jié)　沿電纜溝敷設(shè)接地線的作用

第五節(jié)　沖擊反擊過電壓

第六節(jié)　接地裝置的發(fā)熱及計算

第七節(jié)　交流地網(wǎng)的熱穩(wěn)定

第八節(jié)　接地線的截面選擇

第六章　接地裝置的腐蝕及防腐措施

第一節(jié) 接地裝置的腐蝕機理分析

第二節(jié) 析氫腐蝕與吸氧腐蝕

第三節(jié) 接地裝置的腐蝕環(huán)境

第四節(jié) 防止接地體腐蝕的主要措施

第五節(jié) 接地裝置的腐蝕及防腐措施研究

第六節(jié) 接地網(wǎng)防腐工程中的陰極保護設(shè)計

第七章　降阻劑應(yīng)用研究

第一節(jié) 降阻劑的降陰機理

第二節(jié) 降阻劑的分類和應(yīng)用

第三節(jié) 降阻劑的選擇

第四節(jié) 高效膨潤土降阻防腐劑

第五節(jié) GPF-94高效膨潤土降阻防腐劑及工程應(yīng)用

第六節(jié) 接地降阻劑應(yīng)用及存在的問題

第八章　接地裝置的改造

第一節(jié) 輸電線路桿塔接地裝置存在問題分析及處理

第二節(jié) 發(fā)電廠、變電所接地網(wǎng)存在問題

第三節(jié) 發(fā)電廠、變電所接地裝置改造

第四節(jié) 大中型接地網(wǎng)降阻措施工程分析

第五節(jié) 變電站接地裝置改造工程實例

第九章　接地裝置試驗

參考文獻