接地网格的雷电冲击特性

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风机接地装置的冲击特性研究分析

风机接地装置的冲击特性研究分析摘要：风电场在遭受到雷电袭击的时候接地装置的电阻数值会不断加大，且雷电电流在垂直方向上的穿透性也会降低，最终导致电位分布不均匀的问题。

为了能够确保电位的均衡分布，扩大雷电流垂直泄流的能力，改善地电位下降梯度，需要强化对风机接地装置的冲击特性的研究。

关键词：风机接地装置；风力发电；冲击特性；分析接地装置雷电冲击特性主要指雷电流沿着接地体在土壤里流散的过程中引起的周围暂态电位的抬升。

输电线路杆塔接地装置的冲击接地电阻会决定雷击时的塔顶电位，最终影响线路绝缘子串所承受的电压，当冲击电流作用下的接地阻抗较大时，会造成暂态电位急剧上升，引起较大的跨步电压和接触电压，危及人身与设备的安全。

在具体实施操作的时候发电站、变电站接地网的冲击接地电阻较大会影响到电力系统运行的安全性和稳定性。

因此，为了确保电力系统的稳定运行需要确保接地装置具备良好的接地冲击特性。

接地装置在工频电流和雷电流下所展现的作用是不同的，而出现这种现象的原因是雷电流通过接地装置向大地散流时的特征。

在受到火花效应、电感应效应影响的时候，接地装置暂态接地阻抗会呈现出时变形和频变形的特点，由此使得冲击接地电阻的大小很难被精准的解释和评估出来，只有通过复杂的暂态建模和数值分析来计算出冲击电流数值。

一、风电场风电机组基本情况概述文章所研究的风电场有风机十三台，每台风机的额定容量为1.5MW，总装机的容量为19.5MW。

由于整个风电场风机和海边之间的距离不超过500m，因而风电机场在使用的时候经常会受到台风的干扰，在台风作用下产生的频繁的雷电活动会影响风电场风电机的供电可靠性、安全性。

为了确保雷击时地电位升满足人员、设备的安全需求，风机接地装置冲击接地电阻是的数值要满足一定的要求。

接地装置冲击接地电阻是接地装置在冲击电流进入时对地电压峰值和电流峰值的一种比值，这个比值大小和电流的波形存在密切的关联。

而实际雷击时，雷电流是通过风机的叶片和塔筒流入接地装置的。

防雷接地中的冲击接地电阻

关键词：接地；冲击接地电阻；冲击系数
Analysis of the I mpulse Ear thing Resistance in the L ightning Pr otection Gr ound
Peng Fei (Anji Bureau of Meteorology, Anji, Zhejiang 313300)
3 冲击接地电阻的散流特性
根据冲击接地电阻的定义，我们可以分析得出接地体在冲击电流作用下，表现出以下过程[3]：波过程— —“电感－电导” 过程— —电阻过程。因此，冲击接地电阻值是一个与雷电流波头时间、雷电流幅值、接地体长度等参数有关的量。 3.1 冲击电流经过接地体时的散流特性
2 接地电阻定义
2.1 工频接地电阻通常定义的接地电阻为工频接地电阻，为一定
的电流经接地极流入大地时，接地极与无穷远处零电位面之间的电位差 V 与电流 I 的比值。通常所说的接地电阻通常由下列要素构成 [2]：接地引线的电阻、接地引线与接地装置的接触电阻、接地体本身
Key words：grounding；impulse earthing resistance；impulse coefficient
1 引言
冲击接地电阻不同于工频接地电阻，目前防雷
检测部门对建筑物防雷接地检测得到的数据均为工
频接地电阻。这与 GB50057-94（2000 版）《建筑物
土壤电阻率的影响，还受到雷电流幅值和波头时间
的影响。
现实中，防雷检测人员直接将检测到的工频接

铁路信号设备雷害的探讨

铁路信号设备雷害的探讨1 影响铁路信号的一般雷害分析1.1 雷电电磁冲击雷电产生电磁脉冲，直接冲击地面或者冲击安装信号接收和发射的地面设施，这样的雷电通常被称为感应雷，是由于云层相互放电或者云地之间放电产生的，电磁脉冲会使信号回路和信号装置发生过流或者过压的情况，而产生的电磁感应会干扰地底深层的电力线路，户外信号传输线和设备自身的电磁感应，从而导致磁感应范围内的相关铁路信号设施连锁破坏。

1.2 雷电直接冲击雷电发生之后由于大量电荷积聚，产生雷暴现象，在其波及的范围内直接入侵钢轨、地面构架、铁路信号线缆。

强大的电流会使击中地点与大地产生高压，并瞬间释放巨大的热量。

这种情况会给设备造成毁灭性的伤害，但是出现的几率很小，由于其波及的范围小、发生的概率低的原因，目前对于雷暴防护的研究并没有实际的意义。

1.3 雷电感应雷电感应是比较普遍的一个现象，自古就有，是由于雷电产生的电流遇到导体之后产生强大的电流或者电压，铁路信号设备一般在1000米内就会接受到雷电感应的打击，一般从电源端口、天线端口、信号设施钢铁构架以及铁路信号线口影响破坏，最终从外而内的影响到铁路信号系统。

雷电感应所波及的设备，除了遭到破坏性的打击，还会造成信号设备的放电，产生更多的威胁。

1.4 雷击浪涌随着电子信号设备的发展和广泛运用，雷击产生的电磁脉冲产生的暂态过电压，以传导、感应和耦合等方式入侵到铁路建筑的信号系统中，暂态过电压沿信号或者电源线路，在设备之间进行传输，产生感应电流并形成浪涌，包括静电浪涌和磁感应浪涌。

其中静电浪涌主要由于带有负电荷的雷云与带有正电荷的钢铁设备进行感应释放电流，破坏设备，磁感应浪涌则是由于闪电在空间内产生与时间具有相关性的磁场，作用于通信线路并造成破坏。

1.5 雷电的机械冲击当雷击作用于两平行的导体时，会产生巨大的安培力，物体或者导线会在安培力的作用下被劈开、折断或者受到拉伸而变形。

根据相关公式推导，对于具有折弯的金属构件，比如导线或者金属框架，在弯折处的夹角尽量保证大，最好是钝角，这样才能将雷击产生的电动力降低到最小，否则会导致构件的折断。

接地冲击散流试验

接地冲击散流试验
接地冲击散流试验是电气设备在遭受雷电冲击时的一种重要试验方法。

这种试验旨在评估设备在雷电冲击下的耐受能力，以及其对地的绝缘性能。

这项试验通常包括两个部分，接地冲击试验和散流试验。

接地冲击试验主要是通过施加高能量的电压脉冲来模拟雷电冲击，以评估设备的绝缘能力和对地的连接性能。

这可以帮助确定设备在雷电冲击下的耐受能力，以及其对地绝缘系统的有效性。

通过这项试验，可以确保设备在雷电冲击下不会因为绝缘故障而受损或造成安全隐患。

散流试验则是评估设备在雷电冲击下的散流能力，即设备在雷电冲击时，能够将电流迅速散去，避免对设备本身和周围环境造成损害。

这项试验可以帮助确保设备在雷电冲击下能够有效地处理电流，保护设备和人员的安全。

综合来看，接地冲击散流试验是评估电气设备在雷电冲击下的安全性能的重要手段，通过这项试验可以全面了解设备在雷电环境下的表现，从而确保设备在实际使用中能够安全可靠地运行。

水平接地体的雷电冲击特性研究

第!"卷第#期!$$%年!月水&电&能&源&科&学’()*+,*-./+0*-(123.4*+ 5.67!"8.7#9*27!$$%收稿日期：!$$:;$%;#$，修回日期：!$$:;$<;!#作者简介：叶海峰（#<=!;），男，硕士研究生，研究方向为电力系统接地技术，>;?(@6：(AB#"C ).?70.?通讯作者：刘浔（#<:#;），男，教授，研究方向为电力系统接地技术，>;?(@6：D/1;6@/C -.E/70.1文章编号：#$$$;%%$<（!$$%）$#;$$F<;$B水平接地体的雷电冲击特性研究叶海峰&刘&浔（华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉FB$$%F ）摘要：为研究雷电流经水平接地体时的冲击特性，采用电磁暂态计算程序（GH3;>IH3）仿真法对水平接地体在脉冲电流下的冲击特性进行分析，得出接地体的几何尺寸和土壤电阻率对冲击接地特性的影响。

探讨了冲击电流和接地体电位达到峰值的时间差与接地体尺寸、土壤电阻率的关系。

仿真结果表明：冲击接地电阻的大小随接地体尺寸的增加而减小，趋势渐缓，直至稳定；冲击接地电阻大小与土壤电阻率成正比。

关键词：接地；冲击接地电阻；GH3;>IH3；时间差中图分类号：HI=:!文献标志码：G&&接地体在大冲击电流作用下的性能与在工频电流作用下的性能有较大的区别。

大电流将导致接地体周围的土壤电离，产生火花放电效应和电感效应［#］。

因此，研究接地体的冲击特性与研究工频情况下接地体特性的方法不同。

电磁暂态分析程序GH3;>IH3是电力系统暂态分析中使用较广的仿真工具，可模拟复杂网络和任意结构的控制系统［!］。

为研究在雷电流冲击下，土壤电阻率、接地体几何形状等因素对接地体冲击特性的影响，本文采用GH3的分析方法对水平接地体建立模型，改变参数，计算冲击接地电阻值。

110kV变电站的接地网与防雷设计

绪论随着近年来电力行业的不断发展，电力系统的供电安全成为一个很重要的问题，然而变电站在电力系统中占有重要位置，故变电站的安全可靠运行的工作就显得十分重要。

变电站接地系统的合理性是直接关系到人身和设备安全的重要问题。

随着电力系统规模的不断扩大，接地系统的设计也越来越复杂。

变电站接地包含工作接地、保护接地、雷电保护接地。

工作接地即为电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地；保护接地即为电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设的接地；雷电保护接地即为为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。

变电站接地网安全除了对接地阻抗有要求外，还对地网的结构、使用寿命、跨步电位差、接触电位差、转移电位危害等提出了较高的要求。

雷电是影响变电站安全运行的重要因素，变电站发生雷击事故，将造成大面积的停电，严重影响社会生产和人民生活，因此变电所防雷措接地施必须十分可靠。

变电站对直击雷的防护方法是装设避雷针，将变电站的进线杆塔和室外电气设备全部置于避雷针的保护范围之内。

为了防止在避雷针上落雷时对被保护物产生“反击”过电压，避雷针与被保护物之间应保持一定的距离。

变电站内安装使用着各种类型的高、低压变、配电设备，这些设备均直接和供电系统的线路相连，而线路上发生雷电过电压的机会较多，因此更要注意防雷。

变电站中防雷的主要装置是避雷器，避雷器是一种防雷设备，它对保护电气设备、尤其是变压器起了很大的作用。

一旦出现雷击过电压，避雷器就很快对地导通，将雷电流泄入大地；在雷电流通过后，又很快恢复对地不通状态。

变电站进线段的防护变电站的进线段杆塔上装设一段避雷线，使感应过电压产生在规定的距离以外，侵入的冲击波沿导线走过这一段路程后，波幅值和陡度均将下降，使雷电流能限制在5kV，这对变电站的防雷保护有极大的好处。

对于本次设计，一方面汲取了指导老师的宝贵意见，一方面查阅了相关的文献，并经过自己学习、研究和大量的计算将其完整的做出，但限于设计者的专业水平有限，难免会出现错误和不足之处，热诚希望老师批评指正。

变电站接地网冲击特性模拟试验研究26

变电站接地网冲击特性模拟试验研究摘要：研究接地网的冲击特性是对电力系统及建筑物进行雷电防护的基础，目前国内外学者已对其开展了许多研究，取得了一定的成果。

本文以35 kV变电站接地网为依托，基于量纲相似原理设计和定制了接地网模型，通过模拟接地网导体变细、断裂和脱焊等典型故障，对接地网模型的冲击特性进行了试验研究。

关键词：变电站；接地网；冲击特性；设计；分析引言接地网对变电站的安全运行起着非常重要的作用，其性能一直是接地网研究的重要课题之一。

现有接地网设计重视其直流及工频电流作用下的安全特性是否能达标，而对接地网的冲击特性、地网均压等方面研究较少，但雷击可能会给变电站的电气设备以及接地装置造成严重危害。

当变电站受到雷击时，其接地网会受到高频雷电流的冲击，使其呈现出复杂的冲击特性，将会危及电力系统的正常运行以及电气设备与运行人员的安全。

另外，当接地网存在故障时，其冲击特性也会发生变化。

因此，在接地网设计时有必要考虑冲击特性影响并对其进行分析研究，这对接地系统性能研究至关重要的。

1 接地网冲击特性分析在冲击电流作用下，接地网的电阻称为暂态电阻，随时间而变化。

一般将冲击电压最大值与冲击电流最大值之比定义为冲击接地电阻。

根据接地网的冲击接地电阻，可依据雷电流大小对接地网可能出现的最大暂态电位进行估算。

2 接地网冲击特性模拟试验2.1 接地网模型的设计研究对象源于某供电公司的35kV变电站接地网，该接地网占地面积为34.4m×42.6m，由5根横向水平导体、5根纵向水平导体及若干垂直接地极构成。

其中，水平导体为25×6mm镀锌扁钢，垂直接地极为直径38mm、长2.5m的圆钢，接地网埋深0.8m。

依据量纲相似原理中的几何相似，对实际接地网进行了接地网模型的设计。

由于变电站改造，实际接地网的形状不甚规则。

为简化模拟试验，本文在量纲相似的基础上进行简化，将接地网模型设计为规则形状，使接地网原型的边框尺寸与接地网模型中对应长度尺寸的比值为5～6，并确保接地网模型工频接地电阻与实际接地电阻比值同样为5～6，从而得到规则形状的接地网模型。

接地标准

总则1.0.1为防止移动通信基站遭受雷害，确保移动通信基站内设备的安全和正常工作，确保构筑物、站内工作人员的安全,-特制定本规范。

1.0.2本规范适用于新建移动通讯基站的防雷与接地设计。

对于改建、扩建移动通信基站的防雷与接地设计,已建基站的防雷与接地技术改造亦可参照执行。

设在综合通信楼内移动通信基站的防类与接地设计应按YDJ26-89《通信局(站)接地设计暂行技术规定》与本规范一并执行。

对于利用商品房(居民住宅、商用办公楼等)作机房的通信基站,亦应参照本规范执行, 其地网应根据现场环境条件的可能进行布没,但机房的工作接地、保护接地、建筑防雷接地应共用同一个地网。

1.0.3移动通信基站的防雷与接地设计应本着综合治理、全方位系统防护的原则,统筹设计、统筹施工,以确保工程质量,切实做到安全可靠。

1.0.4移动通信基站的防雷与接地工程设计中应采用有理论依据、经实践证明行之有效、并经部级主管部门鉴定合格的产品。

2 术语2.0.1 环形接地装贯围绕移动通信基站机房四周,按规定深度埋设于地下的封闭环形拔地体(含垂直接地体 )。

2.0.2 接地体埋入地下并直接与大地接触的导体。

2.0.3 接地汇集线引出机房、电力室等各种接地线的公共接地母线。

2.0.4 接地引入线接地汇集线与接地体之间的连接线。

2.0.5 接地线通信设备与接地汇集线之间的连线。

2.0.6 接地系统接地线、接地汇集线、接地引入线以及接地体的总称。

3 移动通信基站的防雷与接地3.1 供电系统的防雷与接地3.1.1 移动通信基站的交流供电系统应采用三相五线制供电方式。

3.1.2 移动通信基站宜设置专用电力变压器，电力线宜采用具有金属护套或绝缘护套电缆穿钢管埋地引人移动通信基站，电力电缆金属护套或钢管两端应就近可靠接地。

3.1.3 当电力变压器设在站外时,对于地处年雷暴日大于20天、大地电阻率大于100 Ω·m的暴露地区的架空高压电力线路，宜在其上方架设避雷线，其长度不宜小于 500m。

防雷接地和接地网格

防雷接地和接地网格、均压环一、防雷分类问题：建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷的要求分为一、二、三类防雷建筑物。

具体来说就是根据建筑物的是否处于易燃易爆场所或者是否处于火灾危险环境；是否属于国家、省、市级重要办公场所，或者是否属于重点文物保护单位；是否处于地理、地质环境易遭受雷击的地方，或者是否属于孤立旷野的高耸建筑物等等来划分防雷类别。

根据新的GB50057-94《建筑物防雷规范》的在关规定，一、二、三类防雷建筑物的滚球半径分别为了30M，45M，60M。

滚球半径越少，保护范围越窄，受保护的建筑物越安全，遭受雷击的概率越低，因此，凡是属于易燃易爆场所、重要的办公场地、人员密集的公共场所、孤立旷野的高耸建筑物都属于一、二类的防雷建筑物。

二、接闪器和引下线的问题：接闪器在一般情况下多数采用避雷针、避雷网、避雷带。

有时在大面积需要保护情况下，可以采用避雷线保护。

在搞环境防雷时，可以采用CA－A3防雷器或法国提前放雷避雷针保护。

在一般情况下，除去一类雷建筑物需要采用独立避雷针、独立地极保护外，其余的类别均可采用针、网带保护，地极可作合设地极处理。

保护范围的计算分别可按一、二、三类防雷建筑物的滚球半径计算。

用GB50057-94规范作图方法来验证受保护的建筑物是否得到无空隙的保护。

另外，不同的防雷类别其引下线及网格的距离不相同。

一、二、三类防雷建筑物的引下线距离分别为12米、18米25米，天面网格的间距一类为5×5米，或6×4米，二类为10×10M或12×8M；三类为20×20或24×16M。

三、地极及地极接地冲击电阻的问题：如果建筑物的防雷地极是独立地极的话，一般要离开建筑物基础的地中距离3M以远；如果是通信用的独立地极的话，则要求离开建筑物20M以远，并要求接地电阻〈4欧。

除去一类防雷建筑物属于0区和1区，用独立避雷针、独立地极保护外，其余类别一般情况下，都采用合设地极的方式，尤其是框架结构的建筑物更应采用本身基础作合设地极使用。

接地网格的雷电冲击特性_高延庆

为了比较不同接地装置的暂态性能以及分析不
同参数对暂态性能的影响 , 通常要用到最大暂态 GP R (地电位升), 即电流注入点的 GP R 。最大暂态 GPR 给出了暂态周期中接地导体与远处大地之间最大的可能电压值 , 这在 EMC 研究中是特别关注的。
另外经常用来描述接地系统性能的参数是冲击接地电阻。冲击接地电阻定义为接地体上最大冲击电压和最大冲击电流的比值
度为土壤的临界击穿场强 , 则各段的等值半径可通
过下式求得
Ji
=
Ec ρ
=
Δii 2πri Δl
ri
=
Δii 2πJ i Δl
(4)
— 10 —
式中 Ji ———通过第 i 段导体流散的电流密度 Δi i ———通过第 i 段导体流散的电流 Δl ———每段导体的长度 E c ———土壤临界击穿强度
— 11 —
《电工技术杂志》 2002 年第 12 期接地网格的雷电冲击特性
易。同时 , 从图 9 还可以看出 , 相同面积的接地网
在其有效面积内的导体间距越小 (即导体数目越多), 不但可以降低最大暂态 GPR , 同时最大暂态 GPR 的持续时间也会变短。这一点对于雷击发、变电站及输电杆塔时 , 降低其对附近的电力、电子设备所产生的电磁干扰有着重要的意义。
本文的分析基于土壤的均匀性与各向同性的假设。ຫໍສະໝຸດ 2 考虑火花放电的等效电路模型
雷击线路及杆塔时 , 雷电流经杆塔由接地装置
流散到大地中去。接地装置在冲击电流的作用下 ,
在其周围产生瞬变电磁场 , 在土壤中产生的场强为
E =Jρ
(1)
式中 J ———电流密度
ρ——— 冲击电流流过时土壤的电阻率

防雷知识系列（二）－雷击闪电的特性

防雷知识系列（二）－雷击闪电的特性(1)雷电流的特性雷电破坏作用与峰值电流及其波形有最密切的关系。

雷击的发生、雷电流大小与许多因数有关，其中主要的有地理位置、地质条件、季节和气象。

其中气象情况有很大的随机性，因此研究雷电流大多数采取大量观测记录，用统计的方法寻找出它的概率分布的方法。

根据资料表明，各次雷击闪电电流大小和波形差别很大。

尤其是不同种类放电差别更大。

为此有必要作如下说明。

由典型的雷雨云电荷分布可知，雷雨云下部带负电，而上部带正电。

根据云层带电极性来定义雷电流的极性时，云层带正电荷对地放电称为正闪电，而云层带负电荷对地放电称为负闪电。

正闪电时正电荷由云到地，为正值，负闪电时负电荷由云到地，故为负值。

云层对地是否发生闪电，取决于云体的电荷量及对地高度或者说云地间的电场强度。

云地间放电形成的先导是从云层内的电荷中心伸向地面。

这叫做向下先导。

其最大电场强度出现在云体的下边缘或地上高耸的物体顶端。

雷电先导也可能是从接地体向云层推进的向上先导。

因此，可以把闪分成四类，只沿着先导方向发生电荷中和的闪电叫无回击闪电。

当发生先导放电之后还出现逆先导方向放电的现象，称为有回击闪电。

上面讲到一次雷击大多数分成3～4次放电，一般是第一次放电的电流最大，正闪电的电流比负闪电的电流大。

这可以从图1.2典型的雷雨云中的电荷分布得到理解。

电流上升率数据对避雷保护问题极其重要，最大电流上升率出现在紧靠峰值电流之前。

习惯上用电流波形起始时刻至幅值下降为半幅值的时间间隔来表征雷电流脉冲部分的波长。

雷电流的大小与许多因素有关，各地区有很大区别，一般平原地区比山地雷电流大，正闪电比负闪电大，第一闪击比随后闪击大。

(2)闪电的电荷量闪电电荷是指一次闪电中正电荷与负电荷中和的数量。

这个数量直接反映一次闪电放出的能量，也就是一次闪电的破坏力。

闪电电荷的多少是由雷云带电情况决定的，所以它又与地理条件和气象情况有关，也存在很大的随机性。

雷电基础及雷电活动特性2

3.2.2.1、在建筑物顶部金属体上的静电感应
如果建筑物与大地间的电阻较大，就不能以同
样短的时间内相应消失，这样就会形成局部感应高电压。建筑物内部的金属构架与接地不良的金属器件之间容易发生火花，对易燃易爆场所就会引起火灾、爆炸的危险。

一般低压架空线路静电感应可达100kV，电讯线路可达40~60kV，这样由静电感应引起的过电压，就会对接地不良的电气设备有破坏作用。
3.2.2.2、在架空线路上的静电感应在架空线路上的静电感应
在各种架空线路上，同样会因雷云对地放电而产生静电感应电荷。感应过电压波，向导线两侧传播，当它沿线路进入建筑物内时，将会对建筑物内的信息系统
3.2.2.2、在架空线路上的静电感应在架空线路上的静电感应
和电气设备造成损坏这种沿线路进入建筑物内的感应过电压波常称为雷电侵入波，对信息系统中的电子和微电子设备极具危害性，在防雷设计中需要采取专门的措施加以防护。
3.2.1.2、雷电流的电效应及其危害
根据安培定律推导，每条平行的导体，当 A 、 B 上分别通以电流 i1 、 i2 （ kA ）， A 、 B 的距离为 d （ m ）时，单位长度导线所受的作用力按下式计算。假设雷击的瞬间两导线间的电流 i1 、 i2 都是 80kA ，两导线间的距离为 50cm ，计算得出这两根导线每米都受到力为 261.12 kg/m 。
3.2.2.2、雷电流的电效应及其危害
3.2.3.3、雷电的机械效应及其危害
3.2.1.1、雷电流的热效应及其危害

雷电流的热效应可以在雷击点的局部范围内产生温度高达6000~10000℃，甚至更高，能使金属熔化、树木、草堆引燃（图1.28）。如果雷电流通过金属时，如果金属的截面积不够或金属间接触不良（接触电阻较大）时，可能导致金属融化，产生火花(图1.29)，如遇到易燃物质，极易引起火灾。

冲击接地电阻

2. 接地体的分布参数效应雷电流波头很陡，等值频率很高，较长接地体在泄散雷电流时，它不仅具有电阻参数，还有电感和电容参数，并且沿接地体长度方向分布存在。

强大的冲击电流流入土壤后会形成很强的电场，使土壤发生强烈的局部放电现象。一般土壤由于是不均匀媒质，所以其耐压强度只有8．5kV／cm左右实验表明：当单根水平接地体的电位为 1000kV时，火花放电区域的直径可达70cm。土中形成的强烈放电可使土壤的等值电阻率大为减小，也可以认为ρ 不变，但接地体的等值直径已大为增加，所以此时接地体的冲击接地电阻将比工频接地电阻小
3.4 外引接地装置

在高土壤电阻率地区．为了有效地解决接地电阻过高问题，往往采用外延接地的办法来降阻

这对降低工频接地电阻是行之有效的，但对冲击电流来讲，不能无限制的外延。
从杆塔或发变电地网的中心(或主设备接地处起)到外延地网的中心距离称为外延长度。

最大外延长度
对发电厂、变电所，其外引接地的长度应在2000m以内；对输电线路杆塔的接地装置，其外延长度（射线长度的最大限度）如下表所示。

冲击接地物理过程简化处理
对于集中接地体，只考虑电阻过程；
一般电阻率地区的水平长接地体，只考虑“电感一电导”泄流过程；
特高电阻率地区的水平接地体还应考虑波过程
3. 3架空线路杆塔接地的冲击接地电阻计算
架空线路杆塔接地的主要目的是防雷保护，那么就不能不关心在雷电流作用下的冲击接地电阻。特别是在土壤电阻率高的山区，因雷电活动十分强烈，而工频接地电阻降低到合格范围内又非常困难。这时应经过技术经济比较，采取以防雷为主的措施，尽可能降低冲击接地电阻。

雷电的产生及参数;雷电冲击击穿

雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电，它所产生的雷电流高达数十、甚至数百千安，从而会引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。从电力工程的角度来看，最值得我们注意的两个方面是：
雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，它是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一。幻灯片24
产生巨大电流，使被击物体炸毁、燃烧、使导体熔断或通过电动力引起机械损坏。幻灯片25

雷暴日与该地区所在纬度、当地气象条件、地形地貌有关
雷州半岛和海南岛，雷电活动强烈，平均达100～133日；北回归线以南在80日以上（但台湾只有30日）；长江以北大部在20～40日；西北多数在20日以下，但西藏高达 50～80日。京、沪、宁、汉、成都、呼约为40日；沈、津、济、郑大约为30日；穗、昆、南宁为70～80日。
(1)在均匀和稍不均匀场中，击穿电压分散性小。冲击系数
U 50 1 U0
(2)在极不均匀电场中，由于放电时延较长，其冲击系数
1
，击穿电压分散性也较大。
思考作业
6-3、2-10
1、伏秒特性及伏秒特性曲线
冲击击穿特性最好用电压和时间两个参量来表示，这种在 “电压－时间”坐标平面上形成的曲线，通常称为伏秒特性曲线，它表示对某一冲击电压波形，该气隙的冲击击穿电压与击穿时间的关系。它可全面反映间隙在冲击电压下的击穿特性。
2、伏秒特性曲线的测定
保持冲击电压波形不变，逐级升高电压使气隙发生击穿，记录击穿电压波形，读取击穿电压值 U与击穿时间t。当电压不很高时击穿一般发生在波尾；当电压较高时，击穿百分比将达100％，放电时延大大缩短，击穿一般发生在波前。当击穿发生在波前时，U与t 均取击穿时的值；当击穿发生在波尾时，U取波峰值，t取击穿时间值。

风电场接地系统雷电冲击特性的研究

风电场接地系统雷电冲击特性的研究摘要：作为一种可再生的清洁能源，风能在各个领域都有所应用，而随着一座又一座风电场的建设，风电机组的运行问题逐渐凸显了出来，成为了在建设风电场的过程中必须要考虑的问题之一。

笔者结合多年工作经验，深入分析并研究了风电场接地系统雷电冲击特性，希望为相关专业人员提供借鉴和参考。

关键词：风电场；接地系统；雷电冲击特性1风电场的总体布局图1展示的是风电场主要结构的布局图，经由风电机组产生的电能需要进行两次升压操作。

第一次升压需要利用一个升压箱变设备，将风电机组产生的电压提升到35kV，第二次则需要变电站的变电器，变压器需要将第一次升压后的电压提升到110kV或者更高的电压，再将其送进电力系统中。

图1风电场主要结构布局图图2展示的是风机接地网设备简图。

风机接地网整体呈现出一个圆环的形状，为了减小接地的电阻，需要将接地网和风机基础使用接地扁钢连接在一起，并且参考实际的需要铺设合适的垂直接地极。

这样，当闪电击中风机的时候，电流便会顺着风机被导入接地网中。

而如果接地网的阻抗大的时候，在雷电传导的过程中线路会遭受较大的冲击，可能会发生故障，因而需要对风机接地网适当进行降阻，直至满足相关规范设计要求。

图2风机接地网简图2风机接地圆环不等电位模型计算原理2.1雷电流傅里叶变换雷电流波形的标准双指数表达式为：(eαt－eβt)(1)it(t)=KIm来表示，而雷电流的波形则决定了K、在这个表达式内：雷电流幅值使用Imα、β的具体数值。

为了计算方便，需要将雷电流时域形式进行傅里叶变换，下述表达式即为所获得的频域形式：2．2建立接地圆环不等电位模型圆环不等电位等效电路图如图3所示。

风机圆环接地网被划分为n段等效的微元，假设当电路发生故障的时候，从每段微元中泄露出的电流都能够被平均分配到两端，继而导入大地。

当接地网内流动着短路电流的时候，地网的各段导体微元就会产生电位，把无穷远处当作参考点，假设产生的电位是这段微元两端电位和的二分之一，那么当n足够大时，就能够认为电位平均地散布在了这些导体微元上。

变电站接地网雷电冲击参数计算

变电站接地网雷电冲击参数计算东方;王文德【摘要】应用节点电压法和电磁场理论,建立变电站接地网模型,得到不同频率下接地网频率特性,通过傅立叶变换得到雷电冲击下时域响应.模型考虑了接地导体电阻、自感、电容及导体间互感,分析了电流注入点、土壤结构及接地体材料等因素对冲击接地阻抗的影响.【期刊名称】《东北电力技术》【年(卷),期】2010(000)010【总页数】4页(P37-40)【关键词】接地网;变电站;频率特性;雷电冲击【作者】东方;王文德【作者单位】锦州超高压局,辽宁,锦州,121013;锦州超高压局,辽宁,锦州,121013【正文语种】中文【中图分类】TM63%TM744%TM862变电站接地装置冲击特性对提高电力系统安全运行起着十分重要作用，其好坏直接影响防雷性能。

雷击变电站时将对设备造成破坏并危及工作人员安全。

在冲击电流作用下构造准确的接地网模型及计算其参数是非常重要的。

目前分析地网冲击参数计算方法可分为以下两类。

a. 基于传输线理论建立模型分析方法。

该模型可应用于接地网的时域分析并可结合电磁场分析软件 (EMTP)计算接地网各参数，但模型忽略了接地网导体间电磁耦合，高频时导体间互感作用不可忽略，所以该模型不适用于接地网冲击参数计算。

b. 基于电磁场理论建立模型分析方法。

该模型应用Maxwell方程组，可应用于高频冲击下计算单一频率时接地网各参数，计算准确，但计算过程较复杂。

因此，提出一种新的接地网暂态冲击模型。

该模型首先将雷电流通过傅立叶变换分解成各种不同频率的分量，依据电路理论中节点电压法建立接地网模型，并根据电磁场理论考虑导体电阻、电容、自感和导体间互感，得到不同频率下接地网频率特性，经过傅立叶变换得到雷电暂态冲击下接地网的时域响应。

1 接地网雷电暂态冲击下计算模型1.1 雷电暂态冲击转化图1为我国电工部门使用的雷电流波形，波头和波长为tf和tt，在雷电流波形上取10%和90%幅值，两点直线交于时间轴所得值为t0。

雷电及接地的描述

雷电的描述雷电是由天空中云层间的相互高速运动、剧烈磨擦，使高端云层和低端云层带上相反电荷。

此时，低端云层在其下面的大地上也感应出大量的异种电荷，形成一个极大的电容，当其场强达到一定强度时，就会产生对地放电，这就是雷电现象。

在气象学中，常用雷暴日数、年平均雷暴日数、年平均地面落雷密度，来表征某个地方雷电活动的频繁程度和强度。

此外，也使用年雷闪频数来评价雷电活动,它是指1000平方公里范围内一年共发生雷闪击的次数。

大量观测统计资料表明，一个地区的雷闪频数与雷暴日数成线性关系。

通常，建筑行业的防雷，更多的注重。

雷暴日的多少；航空、航海、气象、通信等行业越来越关心年雷闪频数的多少。

我国一般按年平均雷暴日数将雷电活动区分为少雷区（<15天）、中雷区（<15—40天）、多雷区（>41—90天）、强雷区（>90天）。

我国的雷电活动，夏季最活跃，冬季最少。

全球分布是赤道附近最活跃，随纬度升高而减少，极地最少。

雷电的破坏雷电的破坏主要是由于云层间或云和大地之间以及云和空气间的电位差达到一定程度（25— 30kV/cm）时，所发生的猛烈放电现象。

通常雷击有三种形式，直击雷、感应雷、球形雷。

直击雷是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。

感应雷是当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，地面某些范围由于散流电阻大，出现局部高电压，或在直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压、而发生闪击现象的二次雷。

球形雷是球状闪电的现象。

1）、直击雷破坏；当雷电直接击在建筑物上，强大的雷电流使建（构）筑物水份受热汽化膨胀，从而产生很大的机械力，导致建筑物燃烧或爆炸。

另外，当雷电击中接闪器，电流沿引下线向大地泻放时，这时对地电位升高，有可能向临近的物体跳击，称为雷电“反击”，从而造成火灾或人身伤亡。

2）、感应雷破坏；感应雷破坏也称为二次破坏。

它分为静电感应雷和电磁感应雷两种。

接地装置雷电冲击特性的研究分析

接地装置雷电冲击特性的研究分析杨财伟【摘要】以土壤电离现象为基础,总结评析目前关于接地装置雷电冲击特性的研究进展,并对研究接地装置暂态特性的建模进行分类,评析目前接地装置的暂态建模方法.【期刊名称】《重庆电力高等专科学校学报》【年(卷),期】2015(020)006【总页数】6页(P24-29)【关键词】接地装置;土壤电离;放电区域;暂态特性【作者】杨财伟【作者单位】国网重庆市电力公司检修分公司,重庆400039【正文语种】中文【中图分类】TM862接地装置雷电冲击特性主要指雷电流沿着接地体在土壤里流散的过程中，引起的周围暂态电位的抬升。

当冲击电流作用下的接地阻抗较大时，会造成暂态电位急剧上升，引起较大的跨步电压和接触电压，危及人身与设备的安全。

此外，冲击接地阻抗较大时，会导致杆塔塔顶电位较高，从而容易引起反击闪络。

因此，对于接地装置雷电冲击特性的准确评估，改善和保证接地装置良好的冲击接地性能，具有十分重要的意义。

高幅值雷电流入地散流时，当土壤中局部场强超过临界击穿场强会发生土壤电离现象。

早在1928年，Towne等［1］就已经通过实验证实，高幅值雷电流作用下的接地阻抗明显要比工频电流下的小。

Bellaschi等［2］通过实验发现，冲击电流作用下的土壤电阻率会发生下降的现象。

冲击电流作用下的土壤电离效应被证实是有助于降低接地阻抗、减小暂态地电位升高的重要因素。

如何准确地分析评估接地装置的冲击特性是防雷设计的重要基础。

近些年来，巴西的Visacro等［3］通过考虑土壤参数的频变特性来研究入地电流频率变化对接地装置冲击特性的影响；国内何金良、张波等［4］则以土壤电离现象为主，对接地装置的雷电冲击特性进行了研究。

实际上，从20世纪20年代开始，大量的学者通过实验和仿真对接地装置暂态特性进行研究，并且获得了丰富的研究成果。

本文在总结已有成果的基础上，从土壤电离区域成像、电离区域的剩余电阻率、临界击穿场强、土壤冲击击穿时延以及土壤击穿机理等方面对已有的研究成果进行了分析总结，并且对研究接地装置暂态特性的建模进行了分类，评析了目前接地装置的暂态建模方法。