摘要
研究接地网的雷电冲击特性是对电力系统进行雷电防护的基础。当变电站受到雷击时，其接地系统会受到高频雷电流的冲击，使变电站的接地网呈现出复杂的冲击特性，而这在传统的接地系统安全设计中考虑甚少。同时，针对接地系统的冲击特性进行优化设计，可以改善雷电流的冲击对接地系统的影响。因此在接地系统的设计时应考虑冲击特性的影响并对其进行定性和定量的分析，寻求对其的应对方法，这对确保接地系统性能是十分重要的。为此，本文以接地网的冲击特性为研究对象，研究了矩形接地网和圆环接地网的冲击特性，针对常规的矩形接地网，在考虑其冲击特性的情况下，提出了基于果蝇优化算法的接地网优化设计方法，其能得到接地网导体在雷电暂态效应下布置的最优形式，可提高地网的可靠性。 本文在借鉴已有研究成果的基础上，建立了基于EMTP的接地体双π等效模型，冲击特性的仿真结果表明了该模型的可行性。进一步地，系统分析了矩形接地网在雷电流作用下的冲击特性，通过大量的仿真分析，得出不同雷电流波形、不同雷电流的注入位置、不同土壤电阻率、垂直接地极以及不同的接地网结构等因素对接地网冲击特性的影响规律。 由于传统接地网往往采用矩形的布设方式，忽略了地网形状对于冲击特性的影响。本文提出了相较于矩形接地网屏蔽系数更低的两类圆环接地网的布置方法，通过对圆环接地网冲击特性的研究，发现圆环接地网的散流效果好于传统的矩形接地网，并且圆环接地网的冲击特性相对于矩形接地网而言得到了很大程度的改善。 在分析了矩形接地网在雷电流作用下的冲击特性的基础上，鉴于矩形接地体不等距布置的优势，采用按指数规律优化布置接地网导体，并在此基础上提出了基于果蝇优化算法的接地网优化设计方法，其能得到考虑雷电暂态效应的接地网导体的最优布置形式。该方法既能克服采用数学拟合的经验公式所引起的误差，又具有快速收敛和高准确度的特点，实例验证了该方法的优越性。
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