全文总字数：2997字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

在接地极放电过程中，土壤非线性击穿放电在接地极周围形成不规则的土壤击穿放电区域，加强了接地极散流特性，导致其冲击阻抗迅速下降，有利于接地极的散流。在这种情况下，能够采用精确的模型对考虑土壤非线性电学现象的冲击电流作用下的暂态电磁过程进行准确的数值计算对防雷设计有极大的帮助，能够更好的帮助保证系统的稳定安全运行，保护人身安全。因此，有必要研究过电流下土壤电阻率非线性效应对接地装置冲击特性的影响。

国内外研究现状

从20世纪30~50年代，对接地体冲击特性的研究一直都处于模拟实验、实地测量和由实验和实测得到的经验公式。自20世纪50年代以来，一些学者开始探索接地系统冲击电阻的理论分析和计算方法，主要的思想是将复杂条件假设简化，建立了冲击电流作用下理想导电接地体的数学模型。

当研究接地电极的冲击散流特性并考虑到土壤非线性击穿电离效应时，接地电极附近局部电场强度超过土壤的临界击穿场强时，局部放电发生在接地体附近的部分土壤中，受到电离的土壤自然会对接地极泄流产生影响，主要体现在接地电极周围的电离土壤的土壤电阻率改变，并且土壤电阻率的改变是一个随时间和周围电场强度变化的非线性过程，这使得接地电极的电阻计算变为一个十分复杂的问题。因此设计接地网冲击数值模拟研究接地极冲击特性。

2. 研究的基本内容

本文主要将liew和darveniza提出的土壤非线性电离过程，taku noda提出的细导线模型和电磁场模拟数值分析的时域有限差分fdtd算法结合，研究了考虑土壤非线性电离的复杂情况下的垂直接地极的散流特性，研究了泄雷电流入地的垂直接地极的冲击阻抗，暂态地电位抬升和跨步电压等接地系统物理参数。

1、了解liew和darveniza提出的土壤非线性电离模型

darweniza和liew提出的一种有用的方法，用于模拟土壤被周围强电场击穿后的电学特性，接地电极周围的土壤电阻率随着时间空间而改变。在此模型中，土壤电阻率是关于土壤局部电场和时间的非线性函数，通过得到观测土壤的局部电场和电离状态的时间。此模型主要将土壤电离过程分为3个部分：未电离过程，电离过程，去电离过程。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

完成本课题首先要学习土壤电离模型，时域有限差分fdtd算法的基本原理和matlab的基本知识，掌握垂直接地极冲击散流特性的各物理参数的基本概念。熟练掌握matlab的数据统计和绘图功能。

进度：

4. 参考文献

[1]ala g, buccheri p l, romano p, et al. finite difference time domain simulation of earth electrodes soil

ionisation under lightning surge condition[j]. iet science measurement technology, 2008, 2(3):134

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