接地系统的主要作用是为故障电流及雷电等暂态电流提供散流通道,保障被保护设备及工作人员的安全。随着雷电活动的日益频繁,特高压、智能变电站等新技术的大量涌现,接地系统暂态安全特性的正确评估显得越来越重要。因此,研究接地系统暂态特性对提高电力系统安全稳定运行具有重要的意义。综述了接地系统暂态特性国内外研究现状,分析了现有接地系统暂态计算模型、试验方法应用范围及存在的问题。建立了接地系统暂态数值计算模型,系统地提出了接地导体分段处理方法及分段导体尺寸的选取原则,通过解析电磁耦合机理及分段导体互耦参数矩阵,提出了接地体分段导体间互耦参数递归计算方法,有效地解决了现有传输线模型计算接地系统高频暂态特性精度低的技术难题。该模型建模灵活、便于计及土壤非线性电离效应,可有效计算接地系统雷电冲击等高频电流(10MHz以内)作用情况时暂态响应特性。计算了输电线路杆塔接地装置冲击暂态响应,分析了水平接地体冲击时域、频域特性。采用傅立叶变换方法求解了接地系统频域冲击接地阻抗,发现了接地系统在雷击等暂态电流作用下的高频散流特性,解析了水平接地体存在冲击有效长度的根本原因。找到了影响接地体冲击接地阻抗的主要因素,分析了水平接地体冲击有效长度与土壤电阻率及注入冲击电流波头时间的关系,并给出了计算水平接地体冲击有效长度的经验公式。计算了接地网冲击电流作用时网格暂态电位升分布,分析了地网暂态电位升对变电站二次设备的影响并给出了应对措施。提出了接地网冲击电位分布、二次设备反击电压、冲击接地阻抗等暂态特性参数的定义。分析了冲击电流以大地为回路时地中电流分布特点,建立了包括试验电源选型、测试回路布置方法、干扰抑制措施、冲击接地阻抗频谱计算方法的接地系统冲击特性参数现场试验评估方法。采用该方法对实际运行中的输电线路杆塔接地装置及变电站接地网进行了冲击特性试验,得到了杆塔冲击接地阻抗及变电站接地网冲击电位分布。经与工频特性参数试验结果比对,验证了试验方法的正确性。研制了适于现场应用的便携式接地系统冲击接地阻抗测试装置。该装置试验电源采用内置冲击电流发生器,通过倍压整流电路及可调电阻、电感使试验电流波形及幅值可调,实现了雷电流波形特性的模拟。装置信号采集系统利用分压电容及分流电阻实现回路电压、电流的实时记录,并通过内嵌式傅立叶变换及频谱计算程序求解冲击接地阻抗及其电阻、电感分量。通过对实验室及实际运行中接地系统试验,验证了该装置测试结果的准确性,可以满足现场实测的要求。