本發(fā)明涉及防雷接地技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種4+1突波吸收式接地裝置。

背景技術(shù)：

目前，接地技術(shù)存在的難點問題：

1、接地電阻的計算、接地裝置的安裝和接地電阻測量是基于均勻土壤及工頻電流或直流條件下的模擬技術(shù)方法，現(xiàn)實中土壤的不均勻性和突波電流不確定性難以滿足現(xiàn)有條件，降低接地阻抗、特別是降低感性分量現(xiàn)有技術(shù)尚無具體辦法。

2、接地阻抗X_Z為阻性分量(接地電阻)X_R和感性分量X_L的矢量和(如圖1所示)，現(xiàn)有接地技術(shù)僅僅解決阻性分量X_R的問題。

3、現(xiàn)有接地技術(shù)以降低阻性分量(接地電阻)X_R為主要技術(shù)手段，如：加大接地網(wǎng)的面積，深井法、引外接地體等，在降低接地電阻X_R的同時，感性分量X_L增加，接地阻抗X_Z沒有降低(如圖2所示)。

4、目前，電力設(shè)施90％以上故障來自沖擊波，與接地感性分量X_L密切相關(guān)，國內(nèi)外在現(xiàn)行標準規(guī)范中未出現(xiàn)相關(guān)技術(shù)標準。

5、傳統(tǒng)接地裝置在沖擊電流作用下的特性與工頻電流作用時的特性有很大差別，由于感性分量的影響，表現(xiàn)出明顯的非線性時變特性。當電涌到達時，由于波頭陡度大、幅值高，沖擊電流難以釋放并在電涌注入點有限范圍內(nèi)表現(xiàn)出地電位升高(如圖5所示)，造成危害。

6、研究表明：雷擊的破壞性來自雷電波波頭(如圖7所示)，波頭陡度越大，破壞性越強。根據(jù)電磁場理論，因感性分量因素，現(xiàn)有接地裝置對雷電波頭的泄放能力有限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種4+1突波吸收式接地裝置，能同時降低接地系統(tǒng)阻性分量和感性分量，具有地電位低、設(shè)計簡單、安裝方便、檢測準確、工作可靠及制作成本低的優(yōu)點。

一種4+1突波吸收式接地裝置，包括導(dǎo)流網(wǎng)及與導(dǎo)流網(wǎng)連接的地電位限制器，所述導(dǎo)流網(wǎng)包括分流極、導(dǎo)流防蝕砼帶、水平接地體；

所述地電位限制器包括接地線端子、放電極、受電極、儲電極、電氣隔離層、集電極、地閃器，所述接地線端子的一端與導(dǎo)流網(wǎng)相連，另一端與放電極、儲電極相連，受電極位于放電極下方；

所述儲電極通過電氣隔離層與集電極構(gòu)成容性接地裝置，形成高頻沖擊電流釋放通道；

所述放電極與儲電極相連，受電極與集電極相連，集電極與地閃器相連，在地中構(gòu)成過電壓放電通道；

所述分流極通過導(dǎo)流防蝕砼帶、水平接地體、接地線端子與儲電極相連，在地中構(gòu)成工頻電流或直流釋放通道。

進一步的，還包括集流倉、絕緣層、儲能倉，所述集流倉與集電極連接，所述儲能倉與儲電極連接，所述絕緣層將集流倉與儲能倉電氣隔離。

進一步的，所述導(dǎo)流網(wǎng)包括四個分流極、四組導(dǎo)流防蝕砼帶和四個水平接地體，分流極垂直向下埋設(shè)，水平接地體的一端與分流極的頂端連接，另一端交合且通過接地引下線與地電位限制器連接，所述導(dǎo)流防蝕砼帶敷設(shè)在水平接地體周圍，一端與儲能倉連接、另一端與分流極連接。

進一步的，所述放電極可移動調(diào)節(jié)與受電極的放電間隔距離。

進一步的，所述4+1突波吸收式接地裝置可多套并聯(lián)任何接地網(wǎng)或接地體，構(gòu)造成突波吸收式綜合接地系統(tǒng)。

本發(fā)明的有益效果在于：解決目前接地技術(shù)的難點問題，將入地電流釋放通道由一種類型增加為吸收、消耗、釋放等多種類型電流釋放通道，能同時降低接地系統(tǒng)阻性分量和感性分量，由于具有容性特征，在沖擊波狀態(tài)下，多以位移電流的形式傳導(dǎo)，特別適用于高電阻率、非均勻性土壤環(huán)境中降低接地網(wǎng)和大型接地網(wǎng)的接地阻抗，具有地電位低、設(shè)計簡單、安裝方便、檢測準確、工作可靠及制作成本低的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是接地阻抗X_Z的矢量構(gòu)成圖；

圖2是現(xiàn)有接地技術(shù)以降低接地電阻X_R為主要技術(shù)手段的接地阻抗X_Z的矢量構(gòu)成圖；

圖3是本發(fā)明4+1突波吸收式接地裝置其中一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例中地電位限制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是接地引入點地電位升示意圖；

圖6是地電位限制器等效電路圖；

圖7是雷電波波形輸入與4+1突波吸收式接地裝置輸出波形示意圖。

圖中：1—地電位限制器，2—分流極，3—導(dǎo)流防蝕砼帶，4—水平接地體，5—接地線端子，6—放電極，7—受電極，8—儲電極，9—電氣隔離層，10—集電極，11—地閃器，12—集流倉，13—絕緣層，14—儲能倉，15—接地引下線。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

圖3所示為本發(fā)明4+1突波吸收式接地裝置其中一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，所述雷電沖擊波吸收式接地裝置包括地電位限制器1、分流極2、導(dǎo)流防蝕砼帶3、水平接地體4。

水平接地體4可由鍍鋅扁鋼、元鋼等材料制成，分流極2可為圓鋼、鋼管、接地極等。導(dǎo)流防蝕砼帶3由半導(dǎo)體復(fù)合材料敷設(shè)在水平接地體4周圍，與四個分流極2、水平接地體4連接成一定面積和深度的導(dǎo)流網(wǎng)。其中四個分流極2垂直向下埋設(shè)，四個分流極2連線可圍成一個不規(guī)則的四邊形，四個水平接地體4的一端與分流極2的頂端連接，另一端交合且通過接地引下線15與地電位限制器1相連，構(gòu)成多類電流(例如工頻電流或直流)對地釋放通道。

接地引下線15與地電位限制器1的接地線端子5(如圖4所示)相連，通過導(dǎo)流網(wǎng)將不同類型的入地電流引導(dǎo)至相應(yīng)的通道釋放。

本發(fā)明可多套并聯(lián)任何接地網(wǎng)或接地體，構(gòu)造成突波吸收式接地系統(tǒng)。

結(jié)合參考圖4，所述地電位限制器1包括接地線端子5、放電極6、受電極7、儲電極8、電氣隔離層9、集電極10、地閃器11。所述接地線端子5的一端與接地引下線15相連，另一端與放電極6、儲電極8相連。受電極7位于放電極6下方，且間隔一定距離，所述放電極6通過螺紋可調(diào)節(jié)與受電極7之間間隙，以控制放電電壓高低。

所述儲電極8通過電氣隔離層9與集電極10構(gòu)成容性接地裝置形成高頻沖擊電流釋放通道；

所述放電極6與儲電極8相連，受電極7與集電極10相連，集電極10與地閃器11相連，在地中構(gòu)成過電壓放電通道，限制地電位升高。

所述分流極2通過導(dǎo)流防蝕砼帶3、水平接地體4、接地線端子5與儲電極8相連，在地中構(gòu)成工頻電流或直流釋放通道。

所述集電極10可加長深入地下以獲得相對穩(wěn)定的基準電位。

本發(fā)明4+1突波吸收式接地裝置還包括集流倉12、絕緣層13、儲能倉14，在地電場和地中電解質(zhì)的作用下，土壤中的正負離子將分別聚集到與正負極相對的界面上，從而形成雙集電層，以獲得較大的電容量。所述集流倉12、儲能倉14為導(dǎo)流防蝕砼、活性炭材料制作成的多孔電荷吸附體。所述導(dǎo)流防蝕砼帶3的一端與儲能倉14連接、另一端與分流極2連接。

所述集流倉12與集電極10連接，所述儲能倉14與儲電極8連接，所述絕緣層13將集流倉12與儲能倉14電氣隔離。

本發(fā)明的工作原理為：由集流倉12、絕緣層13、儲能倉14構(gòu)成容性接地體，形成高頻沖擊電流釋放通道，在地電場和地中電解質(zhì)的作用下，土壤中的正負離子將分別聚集到與正負極相對的界面上，從而形成雙集電層，獲得較大的電容量，集流倉12與集電極10連接，集電極10與受電極7、地閃器11相連，儲能倉14與儲電極8連接，儲電極8與放電極6、接地線端子5依次連接，接地線端子5與接地引下線15連接。當沖擊波由接地引下線15注入時，儲能倉14中的異性電荷對峰值電流、雷電流波頭中合吸收一部分能量，當儲電極8與集電極10的電位差增大時，放電極6對受電極7放電、地閃器11對土壤放電消耗一部分能量，剩余能量的陡度、頻率降低，電感分量已不再是主要問題，可由分流極2、導(dǎo)流防蝕砼帶3、水平接地體4構(gòu)成的導(dǎo)流網(wǎng)對大地釋放，由此完成突波電流吸收一部分、消耗一部分、泄放一部分對地全釋放過程。

試驗研究表明：當電涌到達時，由于波頭陡度大、幅值高，在電涌注入點有限范圍內(nèi)(如圖5所示)表現(xiàn)出地電位升高，安裝在電涌注入點的4+1突波吸收式接地裝置具有以下特點(如圖6所示)：

接地效率：相當于高效常規(guī)接地裝置；

電容效應(yīng)：相當于超高壓、大容量電容器；

限壓能力：相當于大于200KA非線性放電裝置；

本發(fā)明4+1突波吸收式接地裝置，采用最先進的浪涌識別技術(shù)和順序保護技術(shù)，分別對雷電波的波頭、波長和波尾進行吸收、泄放后陡度、幅值降低(如圖7所示)：

(1)地電位限制器1及接地網(wǎng)所呈現(xiàn)的電容特性能迅速實現(xiàn)雷電流波頭吸收，由集電極10構(gòu)成電氣的接地基準電位，實現(xiàn)電氣保護接地，使接地系統(tǒng)獲得較穩(wěn)定的基準電位；

(2)地電位限制器1通過放電極6與受電極7放電間隙和地閃器11對土壤火花效應(yīng)形成電暈閃爍，迅速吸收、消耗較大能量的高、低頻電流，并把地電位反擊電壓抑制在較低水平。

(3)本發(fā)明易獲得較低接地阻抗。自由電荷在電場的作用下，通過導(dǎo)流網(wǎng)引導(dǎo)不同類型的電流分量沿低阻抗通路散放，以實現(xiàn)電氣接地和電涌沖擊接地需求。

本發(fā)明不是以追求減小接地電阻為目的來泄流，而是換個角度考慮：根據(jù)雷電流波形特征，采取先吸收、后泄放的原則，并在地中構(gòu)造類似電容器和非線性開關(guān)元件的接地裝置，在雷電波注入時，通過先吸收、再泄放，削波峰、減陡度的技術(shù)方案，將各類過電流進行有效釋放，同時把地電位抑制在安全范圍內(nèi)。

本發(fā)明由地電位限制器1組與4組接地極和導(dǎo)流防蝕砼帶組合構(gòu)成多類電流對地釋放通路，安裝在電涌注入點，在電涌注入時，采用吸收一部分、消耗一部分、泄放一部分的技術(shù)方案，實現(xiàn)入地電流的全釋放，由多組雷電沖擊波吸收式接地裝置可構(gòu)造成突波吸收式接地系統(tǒng)，其目的不是單純追求減小接地電阻，而是構(gòu)成具有電容特性和非線性開關(guān)元件的接地裝置，能同時降低接地系統(tǒng)阻性分量和感性分量。

本發(fā)明適用于：接閃器的接地、二次設(shè)備、弱電設(shè)備的綜合接地。包括：變電高壓設(shè)備及輸變電線路桿塔，鐵路橋梁、隧道、路基、站場、鐵路鋼軌的接地。