我国输电线路大多地处山区，线路雷击等各种事故极易发生，并且运行维护困难。因此准确有效评估线路的雷击过电压情况、合理采用各种接地降阻措施对提高输电线路的安全水平、对提高线路运维的生产效率意义重大。

本项目研究针对输电线路负载的大电流移动式电流发生器波形现场调节技术，分析了测试回路布置对测试结果的影响规律和抑制措施，提出了人工冲击下输电线路沿线暂态电流、电位分布的测试方案，确定了人工冲击下输电线路沿线暂态电流、电位分布的测试装置。在220kV及330kV输电线路上，开展了真实线路塔顶冲击电流试验，获得了雷击下暂态电压和电流在杆塔、接地装置、以及线路沿线的完整分布，确定了影响因素和影响规律，为线路防雷提供宝贵的第一手实测数据。基于现场试验数据，提出了准静态假设下的冲击接地时域计算模型，解决了复杂接地导体在冲击条件下的时频变电磁暂态问题。该模型可以全面考虑土壤电离、参数频变及导体间电磁耦合等因素对冲击接地暂态特性的影响；同时便于嵌入电磁暂态计算程序中，实现在防雷计算中对接地模型的精确考虑；通过与已有的试验结果进行对比，验证了计算模型的准确性和有效性。基于电磁场数值计算，评估了现有杆塔各种模型的有效性，提出了改进的输电杆塔多波阻抗模型。基于电磁暂态分析软件PSCAD/EMTP，建立了杆塔、绝缘子、线路、接地装置等模型，构建了输电线路冲击暂态全时域仿真模型，通过现场实际输电线路冲击暂态特性试验的验证。通过仿真计算，研究了接地装置对杆塔入地电流和线路过电压的影响。通过现场实验和仿真计算，获得大容量冲击条件下真型接地装置的阻抗特性。土壤放电效应和导体感性效应对接地装置冲击阻抗具有非常明显的影响，两者综合决定接地装置冲击系数的数值。获得大容量冲击条件下真型接地装置的电压电流沿导体分布特性。土壤放电效应增强了电流分布的不均匀性，减弱了电压分布的不均匀性；研究了杆塔接地装置水平接地极长度与数量、垂直接地极位置等优化设计问题，提出了冲击条件下杆塔接地装置优化设计的定性准则与定量判据。在冲击条件下，由于土壤放电效应与导体感性效应的存在，其最优设计与在工频条件下存在着极其显著的差异。最后针对大冲击现场使用不便的问题，建立了大冲击与小冲击下暂态特性参数的转换方法，基于现场试验数据以及仿真模型验证了其转换效果，实现了小冲击现场测试的实用化。

项目主要创新点有：

（1）首次开展了输电线路雷电冲击响应的现场试验，获得了典型输电线路杆塔、接地装置及架空地线的雷电过电压及雷电流分布特性，提出并实现了小电流冲击替代大电流冲击测量接地装置特性参数的方法，提升了现场测量的准确性。

（2）提出了考虑土壤电离、参数频变及导体间电磁耦合的实时动态电阻模型和接地装置冲击特性时域电路表征方法，建立了输电线路的冲击暂态全时域模型，解决了非线性时变频变耦合系统的计算难题，实现了输电线路电磁暂态的全波过程仿真。

（3）获得了雷击暂态下接地装置的冲击散流有效长度特性，优化了水平接地极长度、数量和垂直接地极位置，提出了鱼骨形杆塔接地装置方案，以增强火花放电效应，实现了杆塔冲击接地降阻的降低。

项目研究成果提出的输电线路杆塔反击耐雷水平提升措施和接地改造方案等，已分别在陕西、福建、宁夏等地得到成功应用，有效的保障了电网的安全稳定运行。仅陕西省就有山区110kV及以上变电站上百个，线路杆塔上万基。采用项目的研究成果，每条线路接地评估改造按照30万元计算，每年对数十条线路进行评估，可以创造上百万元的经济效益，推广到全国，每年可以达到数千万元的经济效益。项目成果的便携式小电流冲击测量装置，可以大幅减少人力、物力的消耗，具有良好的经济优势。进一步为制定《输电线路现场暂态特性测试导则》、《输电线路杆塔及接地装置仿真计算方法》的标准提供依据。项目成果填补国内外的研究空白，为相关标准的制定和修订奠定了基础。提高输电线路的反击耐雷水平，对保障电网安全可靠运行，建设“坚强智能电网”具有重要的意义。

项目授权专利7项（授权发明专利6项，授权实用新型专利1项），受理发明专利6项，申请软著6项；经中国电力企业联合会鉴定，认为“在输电线路雷电冲击现场试验方法和接地装置优化等方面处于国际领先水平”。