1.1 选题的背景

随着中国经济的不断发展，电网的规模日益扩大，高电压大容量远距离输电技术得到了快速发展，交流1000kV和直流±800kV特高压输变电系统逐渐成为我国电力系统的主体支撑网络，这对电力系统的安全稳定提出了更高要求。雷击是造成电力系统安全事故的重要原因之一，统计结果表明，雷击造成的电力系统故障占总故障的比例达40%到70%，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击输电线路引起的事故率更高。雷击变电站或线路时，雷电流通过接地装置进入大地，如果接地装置的冲击接地电阻较高，就会产生较高的反击过电压，不仅容易损坏电力设备，更可能造成雷击跳闸事故，严重威胁电力系统的安全。因此，提高输电线路的耐雷水平，降低雷击跳闸率对电力系统的安全稳定运行就有非常重要的意义。

1.2选题的目的和意义

电力系统接地设计是保障电力系统安全的重要措施。由于雷击事故危害大，如果接地装置接地电阻设计不合理会造成反击事故，影响供电的可靠性。国内外对于接地装置接地电阻的设计有过大量研究，但是由于研究方法和技术条件的限制，目前电力系统接地装置的设计存在以下问题：

1）在接地装置设计中忽略冲击特性的影响。由于雷电流等值频率较高，幅值较大，雷电流通过接地装置散流进入大地时，会出现与工频电流不同的特性，电感效应超过电阻效应占主导作用。而传统的冲击接地设计根据经验公式计算工频接地电阻，然后乘以冲击系数得到接地装置冲击接地电阻的设计值，由于无法准确反映冲击特性，这种设计很难达到理想的效果；

2）设计中盲目增加接地装置的尺寸，通过增加散流面积来实现降阻的目的，但是这种方法由于不能从冲击散流机理出发，降低冲击接地电阻的效果有限，不仅造成了接地材料的浪费以及增大建设征地上的成本和困难，而且往往不能达到保证电力系统安全的要求；

3）忽略了雷击时接地体的火花效应。在高幅值的雷电流下，接地体上的场强很容易超过周围土壤的临界击穿场强，从而在土壤中形成火花放电区域，放电区内土壤电阻率大幅下降，近似于增大了接地体的等效半径，从而减小了接地体冲击电阻。

查文献可知，雷击杆塔时的耐雷水平I：

从上式可知，雷击杆塔的耐雷水平与分流系数、杆塔等值电感、杆塔冲击接地电阻、导地线间的耦合系数和绝缘子串的50%冲击闪络电压有关。在工程实际中，一般以降低冲击接地电阻Rch

随着现代电力系统发展，其带来的安全运行问题越来越严峻。过去输电线路接地装置的设计方法由于仅仅依靠经验公式与设计人员的自身经验，其考虑的因素比较少，在复杂及高要求的运行工况下存在着明显的缺陷，越来越不能符合现代电力系统的安全运行要求。因此，为减少事故的发生，从接地装置冲击散流的物理过程出发，通过试验的方法和更能反映冲击电流下接地装置的散流过程的数值计算方法，从影响冲击散流的物理因素出发，提出接地装置设计新思路及改良方法是十分必要的。