冲击接地电阻值和工频接地电阻值的区别

冲击接地电阻

接地电阻是指在工频或直流电流流过时的电阻，通常叫做工频(或直流)接地电阻:而对于防雷接地雷电冲击电流流过时的电阻，叫做冲击接地电阻。冲击电流流过接地装置时，假定接地装置对地电位峰值与通过接地体流入地中电流的峰值(冲击电流峰值)的比值。从物理过程来看，防雷接地与工频接地有两点区别，一是雷电流的幅值大，二是雷电流的等值频率高。雷电流的幅值大，会使地中电流密度增大，因而提高地中电场强度，在接地体表面附近尤为显著。地电场强度超过土壤击穿场强时会发生局部火花放电，使土壤电导增大。

试验表明，当土壤电阻率为 50Ω·m，预放电时间为3-5us时，土壤的击穿场强为6-12kV/cm。因此，同一接地装置在幅值很高的雷电冲击电流作用下，其接地电阻要小于工频电流下的数值。这一过程称为火花效应。雷电流的等值频率很高，会使接地体本身呈现很明显的电感作用，阻碍电流向接地体的远端流通。对于长度较大的接地体这种影响更显著。结果使接地体得不到充分利用，接地电阻值大于工频接地电阻。这一现象称为电感影响。

由于上述原因，同一接地装置具有不同的冲击接地电阻值和工频接地电阻值，两者之间的比称为冲击系数a;a=R~/Ri。

其中R~为工频接地电阻；Ri 为冲击接地电阻，是指接地体上的冲击电压幅值与冲击电流幅值之比，实际上应是接地阻抗，但习惯上仍称为冲击接地电阻。

冲击系数a与接地体的几何尺寸、雷电流的幅值和波形以及电阻率等因素有关，多数靠实验确定。一般情况下由于火花效应大于电感影响，故 a<1: 但对于电感影响明显的情况，则可能a≥1，冲击接地电阻值一般要求小于10Ω。

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。冲击接地电阻与工频接地电阻不同，其主要原因是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，每一瞬间接地体呈现的有效电阻值都有可能有所不同，而且接地体上最大电压出现的时刻不一定就是电流最大的时刻。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 m 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 Rc 已知的条件下马上可以算出来。

在某些情况下，为了数字处理，有时也把在雷电流波头时刻(t=2.6us)接地体呈现的电阻作为冲击接地电阻，而对于某一特定“值的冲击接地电阻将加以说明。对于单一的集中接地体，由于尺寸不大(相对于冲击波的波头长度来说)，谈不上有什么显著的波过程即在讨论其冲击接地电阻时，不需要考虑它的电感与电容，可以认为其冲击接地电阻与冲击波的频率无关。此时使得冲击接地电阻与工频接地电阻不同的主要因素是：强大的冲击电流流入土壤后会形成很强的电场，便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左右在 p=100Ω·m时使壤放电的电流密度为

如果接地极长3m，直径4cm，则其表面面积为 300nx4=3770(cm^2)，所以在 0.85x 37703200(A)-3.2(kA)时，其周围土壤即已发生放电现象。实际上由于电流场不均匀，在更小的雷电流下已能发生土中的放电现象。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。实际常遇到雷电流总在10kA或数十千安以上，这时在土中形成的强烈放电可使土壤的等值电阻率pd大为减小，也可以认为pd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。以上所述，显然适用于尺寸不大的复合集中接地体的情况(例如由 3-5 根 2.5m 长的直接地极或由 3~5 根 10m长的水平接地极所组成的复合接地装置)。

冲击系数一一冲击接地电阻 Rch 与工频接地电阻只。的比值，称为接地体的冲击系数 a，对集中接地体来说，a 一般小于 1，但对长度很大的延长接地体来说，由于其电感效应，a 也可能大于 1a 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a可按公式计算
由n根接地体并联形成的复合接地体的冲击接地电阻及Rchn，也可由各个接地体的冲击冲击电流通过接地体散流的情况比较复杂，归纳起来它具有下列特性：

(1)由于冲击电流相当于高频电流的情形，因此，除接地体的电阻和电导外，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 p和Ero。

(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了一些。