当变电站遭受雷击时,接地网是雷电流流入大地的主要通道,由于接地网的电感效应和雷电流的高幅值、高频率等特性,会使得地表电位迅速升高,给站内人员和电气设备带来严重威胁。因此,研究变电站接地网的冲击特性对变电站的雷电防护具有重要意义。由于在高幅值高频率的雷电流作用下会导致土壤的非线性电离,使得接地网的冲击特性和工频特性有显著的区别,此外接地网的冲击特性还受到来自土壤参数、雷电流参数和接地网自身结构参数等因素的影响,各影响因素相互干扰,密不可分,所以研究这些因素在考虑土壤的非线性电离效应下对接地网冲击特性的影响也极为重要。基于此,本文结合对接地网冲击特性现有研究中存在的不足,开展了以下研究:本文在借鉴已有的研究成果和理论基础之上,采用了数值计算的方法将等效半径理论和残余电阻率理论两种模拟土壤非线性电离的方法进行对比,并分别与文献的实验值进行对照,从而确立了模拟方法的正确性,考虑到本文将对复杂接地网进行大量分析计算,最终选取了残余电阻率理论来模拟土壤的非线性电离效应,建立了基于CDEGS软件的考虑土壤非线性电离效应的接地网仿真计算模型和计算流程。并以此模型为基础,系统的分析了土壤电阻率、接地网埋深、接地导体半径、垂直接地极、雷电流参数以及接地网的压缩比等因素对变电站接地网冲击特性的影响,得到了接地网冲击接地电阻、最大地表电位升、接触电压、跨步电压以及地表电势分布情况在上述因素影响下的变化规律。由于各影响因素之间相互干扰,密不可分。为进一步研究多种影响因素之间对接地网冲击特性影响的主次关系,运用正交实验结合极差分析的方法,通过大量仿真计算,分析了多种因素共同变化下对接地网冲击特性的影响规律并得到了各因素对冲击特性的影响主次关系,且对各影响因素进行归回分析,可为接地网的优化设计提供参考和依据。在分析了各影响因素对接地网冲击特性和地表电势分布的影响规律基础上,结合不等间距的接地导体布置方法,提出以降低冲击接地电阻、平衡地表电势分布为目的的某110k V变电站接地网优化设计方案。计算结果表明,优化后的接地网各安全指标均可达到规定要求的安全限值范围,冲击接地电阻大幅下降,地表电势分布得到巨大改善,变电站安全水平极大提高,说明了优化设计方法的有效性,可为实际接地网工程的优化设计提供参考和指导。