土壤非線性擊穿效應(yīng)對接地網(wǎng)雷電沖擊特性的影響研究.pdf

1、接地網(wǎng)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(wǎng)的防雷保護(hù)水平。因此，研究沖擊電流作用下接地網(wǎng)的沖擊特性對合理設(shè)計防雷性能有重大意義，而接地網(wǎng)沖擊散流過程中的土壤非線性擊穿現(xiàn)象則是準(zhǔn)確研究接地網(wǎng)沖擊特性的重要因素，其與接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)尺寸、土壤電導(dǎo)率以及沖擊電流波形等因素有關(guān)。基于此，本文將采用電磁場分析方法中的FDTD數(shù)值分析方法，基于L-D(Liew and Darveniza)提出的土壤非線性擊穿效應(yīng)模型，建立接地

2、網(wǎng)仿真模型，從接地網(wǎng)尺寸、土壤電導(dǎo)率以及沖擊電流波形等角度來研究土壤非線性擊穿效應(yīng)對接地網(wǎng)沖擊散流的影響規(guī)律。本文研究結(jié)果如下:
　　(1)首先研究了土壤非線性擊穿效應(yīng)對單根垂直接地體散流特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明，垂直接地體具有明顯的橫向和縱向散流特征，當(dāng)土壤低頻電導(dǎo)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(dǎo)率、注入的雷電流幅值和波頭時間等密切相關(guān)，在考慮了土壤非線性擊穿效應(yīng)時，土壤低頻電導(dǎo)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(yīng)對接地網(wǎng)動態(tài)散流規(guī)律的影響。結(jié)果表明，1）土壤電導(dǎo)率越小，接地網(wǎng)面積越小，接地網(wǎng)的“邊角效應(yīng)”和“端部效應(yīng)”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(wǎng)的“邊角效應(yīng)”和“端部效應(yīng)”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(yīng)后的地電位升和沖擊阻抗比未考慮土壤擊穿效應(yīng)的小，尤其在土壤電導(dǎo)率越小、接地網(wǎng)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(dǎo)率、電流幅值、接地網(wǎng)面積對接地網(wǎng)的地表電位及跨步電壓的影響。結(jié)果表明，土壤電導(dǎo)率越小，電流幅值越大，接地網(wǎng)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(wǎng)沖擊特性的研究中，土壤菲線性擊穿效應(yīng)