土壤非線性擊穿效應對接地網雷電沖擊特性的影響研究.pdf

1、接地網是雷擊電流的泄流通道，其在沖擊電流作用下的散流能力決定了接地網的防雷保護水平。因此，研究沖擊電流作用下接地網的沖擊特性對合理設計防雷性能有重大意義，而接地網沖擊散流過程中的土壤非線性擊穿現象則是準確研究接地網沖擊特性的重要因素，其與接地網的結構尺寸、土壤電導率以及沖擊電流波形等因素有關?；诖?，本文將采用電磁場分析方法中的FDTD數值分析方法，基于L-D(Liew and Darveniza)提出的土壤非線性擊穿效應模型，建立接地

2、網仿真模型，從接地網尺寸、土壤電導率以及沖擊電流波形等角度來研究土壤非線性擊穿效應對接地網沖擊散流的影響規(guī)律。本文研究結果如下:
　　(1)首先研究了土壤非線性擊穿效應對單根垂直接地體散流特性的影響規(guī)律。結果表明，垂直接地體具有明顯的橫向和縱向散流特征，當土壤低頻電導率為0.02S/m和0.005S/m時，垂直接地體橫向散流半徑分別約為0.5m和1.2m;接地極端部位置的縱向散流區(qū)域分別約為0.3m和0.9m。另外，暫態(tài)地電位升的

3、變化特性與土壤低頻電導率、注入的雷電流幅值和波頭時間等密切相關，在考慮了土壤非線性擊穿效應時，土壤低頻電導率越小，電流幅值越大，電流波頭時間越小，則暫態(tài)地電位升越大。
　　(2)其次研究了土壤非線性擊穿效應對接地網動態(tài)散流規(guī)律的影響。結果表明，1）土壤電導率越小，接地網面積越小，接地網的“邊角效應”和“端部效應”越明顯，暫態(tài)地電位升越大，暫態(tài)沖擊阻抗越大;2）電流幅值越大，接地網的“邊角效應”和“端部效應”越顯著，暫態(tài)地電位升越大

4、，暫態(tài)沖擊阻抗越小;3)考慮了土壤擊穿效應后的地電位升和沖擊阻抗比未考慮土壤擊穿效應的小，尤其在土壤電導率越小、接地網面積越小和電流幅值越大的情況下，差異越大。
　　(3)然后研究土壤電導率、電流幅值、接地網面積對接地網的地表電位及跨步電壓的影響。結果表明，土壤電導率越小，電流幅值越大，接地網面積越小，則跨步電壓越大，地表電位峰值越大，且地表電位峰值隨距離r的增大而減小的速度越快。因此，在接地網沖擊特性的研究中，土壤菲線性擊穿效應