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长期以来,接地装置的冲击散流特性缺乏理论研究,冲击接地阻抗的设计主要依靠经验公式。随着电网电压等级的提高,由于冲击接地阻抗设计的不合理,输电线路遭受雷击而引发的事故越来越多。深入研究接地装置的冲击特性,提出新型或者改进型的接地装置对维护电力系统的稳定具有十分重要的意义。 本文从提高接地装置冲击散流效率的角度对冲击降阻方案进行了研究。利用接地装置的数值计算模型,从电磁场计算的角度,采用空间有限元与时域有限差分相结合的算法,提出了一种接地装置冲击散流的数值计算方法,这种算法能够反映出土壤电击穿时的非线性特性和冲击散流时接地导体的电感效应。利用此算法计算研究了接地装置的冲击散流规律,包括电位分布、电流密度分布、接地阻抗和频率特性,从增强土壤火花效应的角度提出一种接地装置的冲击降阻方案,并通过模拟试验对该降阻方案进行了试验验证。 研究表明,基于冲击散流时土壤电场分布的有限元计算结果,提出通过在接地极导体上的适当位置添加短电极端头,能够使得冲击电流入地时该处土壤的电场强度增大,在一定程度上使得土壤火花放电区域增大,从而能够降低冲击接地阻抗。本文同时对添加的短电极端头的位置、长度、间距进行了计算研究,提出了优化方案。