石墨復合材料、銅、圓鋼等防雷接地材料的沖擊特性研究

3.2接地材料長度對沖擊接地阻抗的影響

      取接地材料長度分別為5 m、10 m、20 m,沖擊電流幅值為20 kA,土壤電阻率為100 .m。由于幾組接地材料的波形很相似,以接地材料長度為10 m的石墨復合接地材料為例進行仿真分析,仿真時接地材料每1 m為一段。圖9(a)、(b) 為考慮火花放電時，長度為10m石墨復合接地體的各段電壓與電流計算結果。根據沖擊接地阻抗的定義可得圖9中長度為10 m石墨復合接地體其沖擊接地阻抗為: R。=U./mIm=4.12Q。同樣，更改邊界條件，計算典型接地體

3.3土壤電阻率對接地材料沖擊接地阻抗的影響

      取3種接地材料長度均為10 m,在不同土壤電阻率條件下，對比分析在沖擊電流作用下3種接地材料的沖擊接地阻抗及沖擊系數的區別，計算結果列于表3,3者對比關系如圖12和圖13所示。
      結合上文分析得知,接地材料的沖擊接地阻抗值受火花放電效應和電感效應的影響。沖擊電流作用下，幾種典型接地體均存在有效散流長度,且改長度與土壤電阻率及接地面積有關:當在高土壤電阻率下使用小尺寸接地體時，當接地體附近的土壤發生擊穿,產生火花放電現象時，由于接地體尺寸很小，接地體向土壤中的散流密度較大,此時接地體尺寸較小也導致電感效應相對較弱,此時火花放電效應要高于電感效應;在低電阻率下使用大尺寸接地體時，此時電感效應對接地體影響較為明顯。但根據實際情況,接地體的尺寸與土壤電阻率的高低是成正比的，這可以理解為當產生火花放電時，該區域產生的火花放電效應對沖擊接地阻抗的影響要強于電感效應帶來的影響。

3.4雷電流幅值對接地體沖擊接地阻抗的影響

      取3種接地材料長度均為20m,土壤電阻率為100Q.m,在不同雷電流幅值條件下,對比分析沖擊接地阻抗以及沖擊系數的區別，得到雷電流幅值對沖擊接地阻抗以及沖擊系數的影響，所得計算結果列于表4中，其中，3種典型接地材料接地阻抗的對比關系如圖14所示。

4結論

      本文通過對典型接地材料在雷電流作用下的沖擊接地特性進行仿真計算,得到的結論包括:
1)不考慮接地體的火花放電效應時,3種典型接地材料的沖擊接地阻抗與土壤電阻率、雷電流幅值以及接地網面積有關，整體表現為:圓鋼>銅>石墨復合接地材料。
2)考慮火花放電效應時，接地材料的沖擊接地阻抗相比不考慮火花放電有所降低。
3)不同接地材料沖擊接地阻抗同時受火花放電效應與電感效應的影響,二者的強弱關系與沖擊電流的幅值有明顯關系。
4)相對于傳統金屬接地材料,石墨復合接地材料沖擊接低阻抗小，具備代替傳統傳輸線桿塔接地網材料的可行性，實際工程中有利于降低塔頂過電壓。
本文研究結果為桿塔接地網材料選型及降阻改造提供理論參考。