现行输电线路杆塔接地网中主要采用钢、铜以及一些镀层合金等金属材料,这些金属材料随着电力系统运行时间增加,会存在腐蚀性问题从而影响使用年限。除此之外,传统金属接地材料还面临许多问题,例如山地施工运输及施工困难、金属接地体与土壤贴合度不高、易偷盗和人为损坏等,石墨复合接地体作为新兴的非金属材料,可以有效的地缓解上述问题。本文针对现有的实心石墨复合接地材料,鉴于实际运行中雷电灾害和短路故障以高频波为主,存在明显的趋肤效应,对实心石墨复合接地体的结构进行优化改进,制备了扩径石墨复合接地体,在改善其接地特性、材料利用率、电力接地系统的安全性与稳定性方面具有重要意义。本文针对扩径型石墨复合接地体的接地散流特性和其畸变相似模拟试验主要研究内容如下:(1)利用CDEGS接地仿真软件得出冲击条件下接地材料电阻率、磁导率和直径对接地体散流情况的影响规律。研究表明材料磁导率对于自感的影响较小,因此磁导率的增大不会大幅加剧电感效应,在电感效应基本决定高频下电流的不均匀分布前提下,材料磁导率与电阻率通过影响趋肤效应下的接地体本体电阻进一步改变冲击电流散流分布。(2)采用有限元计算方法,使用COMSOL软件从场分析角度对比分析铜、钢和石墨复合接地材料的电阻率、磁导率电磁参数对接地体趋肤效应的影响,在此基础上对实心石墨复合接地体进行结构优化制备扩径石墨复合接地体。使用CDEGS软件对铜、钢、实心石墨复合接地材料以及扩径石墨接地材料的散流特性进行仿真计算。研究表明相对于传统的金属接地体,在高频高阻条件下,石墨接地体的散流特性要更加突出,且扩径石墨复合接地体要优于实心石墨复合接地体。扩径石墨复合接地体的扩径率在30%～40%时,能在兼顾其他性能的条件下,有效的减小接地体的集肤效应。(3)本文建立的扩径石墨复合接地体的完全相似试验模型对实际尺寸接地网的预测精度很高,适用于工频和冲击接地试验中且工频条件下的预测值的准确度要高于冲击条件下的预测值,相似比越小,预测准确度越高。考虑扩径石墨复合接地体接地模拟试验中部分试验参量无法按相似条件缩比的问题,利用不完全相似理论,提出适用于接地体内外半径和电阻率不完全相似的工频和冲击接地模拟试验的外推方法,仿真分析不同土壤、不同相似比条件下接地网对各畸变项的敏感度。研究结果表明当仅存在土壤电阻率畸变的情况时,预测误差的变化程度很大,而且当土壤电阻率较大时,造成的预测误差已经相对较小。只存在等效直径畸变项时,低土壤电阻率情况下,预测误差为30%左右,当土壤电阻率高于500?·m时,预测误差基本稳定在25%左右,土壤电阻率的增加虽然会使预测误差减小,但影响不显著。两项同时发生畸变时,在相同畸变系数条件下,直径畸变对预测误差的影响起到决定性作用。(4)研究提出一种预测系数修正法来对畸变相似模型的预测结果进行修正,提高其准确度。修正系数法修正后的非完全相似模型的预测值与实际尺寸接地网的接地电阻基本一致,可有效解决扩径石墨复合接地体相似模拟试验中存在畸变项的问题,有利于相似模拟试验应用范围的拓展。