冲击接地电阻.ppt

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1、第三章冲击接地电阻3.1冲击接地电阻的物理意义冲击电流或雷电流通过接地体流向大地时，接地体呈现的电阻叫冲击接地电阻。冲击电流的幅值可能很大，会引起土壤放电，而且冲击电流的等效频率又比工频高得多。当冲击电流进入接地体时，会引起一系列复杂的过渡过程。为了使冲击接地电阻Rch有一明确的定义，通常令由于Um和Im出现的时刻可能不同，所以Rch并无实际上的物理意义（因电感作用，冲击电压幅值Um一般出现在电流幅值Im之前），但是这一定义在工程上使用很方便，因为我们感兴趣的是在一定的Im下接地体上的最大电压Um是多少，而这在Rch已知的条件下马上可以算出

2、来。在某些情况下，为了数字处理，有时也把在雷流波头时刻（t=2.6μs）接地体呈现的电阻作为冲击接地电阻，而对于某一特定t值的冲击接地电阻将加以说明。冲击效应冲击效应包括土壤的放电效应和接地体的分布参数效应。1.土壤放电效应土壤中的电场强度式中：E是土壤中的电场强度是土壤电阻率J是土壤中的电流密度如果土壤中的电场强度很高，也会使土壤击穿。（土壤也有击穿强度）在土壤击穿区域，土壤的电阻率变得很小，导电性能增强，相当于接地体的横截面增大。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

3、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冲击系数α冲击接地电阻Rch与工频接地电阻Rg的比值，称为接地体的冲击系数α。对集中接地体来说，α一般小于1，但对长度很大的延长接地体来说，由

4、于其电感效应，α也可能大于1。α值一般由实验方法求得在缺乏准确数据时，集中的人工接地体或自然接地体的冲击系数。可按下式计算I——冲击电流幅值．kA；ρ——土壤电阻率，kΩ·ml——垂直或水平接地体的长度或环形闭合接地体的直径．或方形闭合接地体的边长，m；β,m——与接地体形状有关的系数，对垂直接地体有β＝0.9，m=0.8,对水平及闭合接地体有β=2.2，m＝0.9。冲击接地电阻Rch为Rch=αRg由n根接地体并联形成的复合接地体的冲击接地电阻Rchn，也可由各个接地体的冲击接地电阻Rch与冲击利用系数ηch求得，即式中的ηch一般取为工

5、频利用系数η的90%，但拉线棒拉线盘间，以及铁塔的各基础间应取η的70%。各种接地体的冲击系数冲击电流通过接地体散流的特性(1)由于冲击电流相当于高频电流的情形，因此，除接地体的电阻外，接地体的电感和电容均对冲击阻抗发生作用。其作用的大小，决定于接地体的形状、冲击电流的波形幅值以及地的电气参数ρ和εr(2)当接地体表面的电流密度达到某一数值时，会产生火花放电现象，其结果相当于接地体的直径加大(3)高频电流的集肤效应。（当ρ为100-500Ω·m时，大约在距地面20-50m范围内流动）(4)大地的两个电性能参数ρ和εr,特别是在高频的情况下，

6、并非像工频那样可以近似为常数，而是在很大程度的往减小的方向变化(5)接地体周围的电场强度达到某一数值时，电压和电流不再是线性关系，而是表现为非线性3.2水平接地体上的波过程当大地电阻率ρ为10000Ω·m，冲击电流的波头时间为2.6µs，地的相对介电系数ε为4—15时，传导电流和位移电流之比K＝2.34—0.624。大地既是导体又是电介质。由于电感、电容的存在．水平接地体的冲击阻抗呈现出复杂的波动过程。当单位波投射到水平接地体的首端，在t＝o瞬间的冲击阻抗和接地体的电阻和电导无关，甚至在波走过不远的距离或在极短的时间内．电阻和电导都还不能充

7、分阻碍波动过程。因此，这时的冲击阻抗等于波阻Z。在经过较长的时间后，电阻和电导的作用已经充分阻碍波动过程，最后转变为传导电流在地中的流动。冲击阻抗趋近于稳态或工频接地电阻冲击接地物理过程冲击电流通过接地体的最初瞬间，冲击阻抗与接地体的稳态或工频接地电阻无关。这时接地体的波过程起主要作用，冲击阻抗等于波阻。当波往接地体深处运动时，在波电流上将附加着土壤的传导电流，这时接地体的冲击阻抗主要由接地体的电感和土壤的电导来决定的。这个过程称为“电感一电导”泄流过程。最后，当电流的变化率趋近于零，电感可以略去不计，冲击阻抗才表现出电阻的性质．趋近于稳态

8、或工频接地电阻。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