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电力系统接地装置的长期有效性是保证电力设备安全稳定运行的前提,对于提高输电线路的耐雷水平、减少雷击事故等方面起着极其重要的作用。接地装置主要以铜、钢及其合金等金属材料为主,在实际运行中往往存在腐蚀、偷盗及施工困难等问题,而近年来出现的非金属材质的石墨复合接地材料,在节约成本和提高电力系统安全稳定运行方面有着重要的意义。目前对于石墨复合接地材料的冲击接地特性分析均未考虑火花放电效应,这与真实结果还存在较大的误差。本文针对石墨复合接地材料的冲击接地特性及其应用进行分析,研究内容如下:(1)运用MATLAB软件进行编程,通过频域分析法对不考虑火花放电效应时接地体的雷电冲击散流过程进行建模仿真,将其计算结果与国际通用接地仿真软件CDEGS的结果进行对比,并在此基础上,提出等效半径的迭代算法对因土壤击穿产生的火花放电过程进行模拟,结果与试验结果进行对比,验证本文算法计算的准确性及有效性。(2)接地装置在流散雷电冲击电流过程中会伴随出现火花放电效应、电感效应、电容效应和趋肤效应的物理现象。通过仿真计算对比铜、钢金属材料及非金属的石墨复合接地材料冲击接地特性的差异性,并分析四种物理效应对不同材料接地体的冲击接地特性产生的影响。结果表明石墨复合接地材料受趋肤效应和电感效应影响很小,在考虑火花放电效应的情况下,石墨复合接地材料受火花放电效应的影响稍弱于金属接地材料,但由于趋肤效应与电感效应的优势,其冲击接地特性优于金属接地材料。(3)分别在不同的土壤参数和雷电流参数作用下,针对非金属的石墨复合接地材料的冲击接地特性进行仿真,分析多种因素条件下石墨复合接地材料的冲击接地特性受土壤参数和雷电流参数的影响规律。结果表明土壤参数会影响火花放电效应的强弱,雷电流波前时间则会使电感效应发生明显变化,而其幅值的影响对电感效应并不敏感,但对火花放电效应的影响较为显著,并通过选取三种不同规格参数的典型雷电冲击电流进行仿真,归纳得出石墨复合接地体在实际工程应用中长度的最佳选取范围。(4)对非金属的实心石墨复合接地材料进行结构改造。针对结构优化后的扩径石墨复合接地体的冲击接地特性进行仿真分析,结果与实心石墨复合接地体的计算结果进行对比,仿真结果表明扩径石墨复合接地体在工频下的散流特性优于实心石墨复合接地体,且对于长度较长的扩径石墨复合接地体的冲击接地特性较好。最终通过石墨复合接地材料在220k V输电线路杆塔接地装置的实际工程应用实例,说明本文提出的非金属接地材料在杆塔接地网中防雷应用的可行性及实用性。本文在非金属材料接地应用方面的研究方法和成果可为输电线路杆塔接地工程的设计和改造提供一定的参考。