一種利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置及布置方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置及布置方法，包括第一接地裝置，所述的第一接地裝置埋設于地下，其特征在于，還包括第二接地裝置，所述的第二接地裝置埋設于第一接地裝置的下方，與第一接地裝置互相平行且不接觸。本發明可廣泛應用于集中接地裝置的接地設計,所得到的接地裝置具有降阻效果明顯，施工安裝簡便，可以大大提高電力系統運行的安全性。
【專利說明】一種利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置及布置方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力系統防雷接地【技術領域】，特別涉及一種利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置及布置方法。
【背景技術】
[0002]電力系統運行經驗表明，雷擊是造成大多數變電站與輸電線路跳閘事故的主要原因，而其集中接地裝置的沖擊接地電阻直接影響到變電站、線路的防雷性能。在高土壤電阻率地區，由于接地裝置的沖擊接地電阻往往很大，對系統安全運行造成威脅，因此降低高土壤電阻率地區集中接地裝置的沖擊接地阻抗對于提高電力系統的安全性具有重要意義。在工程中通常采用的沖擊降阻措施主要有加大接地體的尺寸、利用自然接地體等。然而這些方法各有其相對的應用條件，滿足要求的接地裝置設計仍然十分困難。盲目增加接地體的尺寸，不能達到很好的沖擊降阻效果，可能造成材料的浪費。
[0003]研究表明，沖擊電流在土壤中的散流主要是通過傳導電流與位移電流共同作用下完成。由于土壤并非導體,其同時具有介質性質，因此,在散流電流中位移電流占了很大一部分。特別對于高電阻率地區，位移電流往往大于傳導電流，在散流過程中具有不可忽視的作用。
【發明內容】
[0004]為了解決接地裝置無法達到較好的沖擊降阻效果的技術問題，本發明提供一種便于實現且具有極佳沖擊降阻效果的利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置及布置方法。
[0005]為了實現上述技術目的，本發明的技術方案是，一種利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置，包括第一接地裝置，所述的第一接地裝置埋設于地下，還包括第二接地裝置，所述的第二接地裝置埋設于第一接地裝置的下方，與第一接地裝置互相平行且不接觸。
[0006]所述的一種利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置，所述的第二接地裝置采用與第一接地裝置相同的接地裝置。
[0007]所述的一種利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置，集中接地裝置所形成的電容C為:
[0008]C= ε S/d
[0009]其中，ε為土壤介電常數，S為第一接地裝置和第二接地裝置的正對面積，d為第一接地裝置和第二接地裝置之間的距離。
[0010]一種利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置的布置方法，首先埋設第一接地裝置，然后在第一接地裝置下方平行的埋設第二接地裝置，且兩接地裝置互不接觸。
[0011]所述的一種利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置的布置方法，所述的第二接地裝置采用與第一接地裝置相同的接地裝置。
[0012]所述的一種利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置的布置方法，集中接地裝置所形成的電容C為:
[0013]C= ε S/d
[0014]其中，ε為土壤介電常數，S為第一接地裝置和第二接地裝置的正對面積，d為第一接地裝置和第二接地裝置之間的距離。
[0015]雙層集中接地裝置實質上是改善了接地體對地的電容效應，即根據
[0016]C= ε S/d
[0017]可知選取合適的兩層集中接地裝置間的距離以增大電容。由于雷電流等值頻率聞，而聞頻電流易在容性阻抗中流通。因此利用聞頻電流該特點，使電流迅速通過電容進行泄放從而達到提高散流特性的目的。
[0018]本發明可廣泛應用于集中接地裝置的接地設計，所得到的接地裝置具有降阻效果明顯，施工安裝簡便，可以大大提高電力系統運行的安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的雙層集中接地裝置的示意圖；
[0020]圖2為本發明雙層集中接地裝置的等效電路圖；
[0021]圖3為本發明所采用的集中接地裝置進行模擬試驗平臺示意圖；
[0022]其中I為第一接地裝置、2為第二接地裝置。
【具體實施方式】
[0023]本發明提出了一種利用位移電流改善散流特性的接地裝置布置方法。本發明主要是通過安裝雙層集中接地裝置，加速位移電流的流通速度，增大散流面積，從而達到提高沖擊散流效率，降低沖擊接地阻抗的目的，并且給出針對該集中接地裝置的沖擊特性模擬試驗平臺示意圖，以研究單層與雙層接地裝置的沖擊降阻效果。下面就本發明的操作方法作進一步的說明:
[0024]參見圖1，本實施例中，處于上層的第一接地裝置邊長取值為5x5m，接地材料鍍鋅扁鋼，敷設深度0.Sm ;處于下層的第二接地裝置邊長取值為13x13m，敷設深度為3m。接地裝置的結構采用常見的接地裝置結構，即由條狀的導體材料拼合為中間留有空格的“田”字型結構，本裝置也可采用其他接地裝置結構進行實施。圖中第一接地裝置的面積較小，第二接地裝置的面積較大，這是由于一般條件下，上層土壤電阻率較高，下層土壤電阻率較低，在下層安裝面積較大的接地裝置作為主要接地極，可以提高散流效率，同時在上層鋪設面積較小的輔助接地裝置，利用位移電流改善散流特性，從而提高整體集中接地裝置的散流效果。且為了最大化上下層正對面積，兩接地裝置平行設置。
[0025]參見圖2，非線性電阻R1與R2表示散流過程中因火化效應而引起的電阻變化、C1為上下層接地裝置間的電容，c2為接地裝置對地電容，且C1遠大于c2。在沖擊電流作用下，由于等效電容C1很大，其容抗很小，有利位移電流的流通，即提高了能量泄放的能力。
[0026]如圖3所示，是用于驗證本發明裝置效果的一套集中接地裝置沖擊特性的模擬試驗裝置。本發明中使用的模擬試驗裝置主要包括沖擊高電壓大電流發生器、模擬大地試驗槽、分流器、沖擊分壓器、數字示波器、接地裝置等。為此本發明研制了一套能夠模擬雷電沖擊波的可移動式沖擊高電壓大電流發生器試驗系統，該系統由控制箱、控制器和傳輸線系統構成，能夠智能控制產生的電壓電流和發生器本體的球隙距離，觸屏操作界面簡單易懂，便于模擬試驗的進行。所述試驗中的集中接地裝置的材料與實際接地裝置相同，按照沖擊試驗相似理論的原理，尺寸和埋深按實際情況等比例縮小。試驗中使用數字示波器記錄不同接地裝置下沖擊電流和沖擊電壓的波形，讀取沖擊電壓和沖擊電流的峰值，并計算模擬接地裝置的沖擊接地電阻。經過模擬實驗表明，雙層接地裝置能有效改善沖擊散流效應。
【權利要求】
1.一種利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置，包括第一接地裝置，所述的第一接地裝置埋設于地下，其特征在于，還包括第二接地裝置，所述的第二接地裝置埋設于第一接地裝置的下方，與第一接地裝置互相平行且不接觸。
2.根據權利要求1所述的一種利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置，其特征在于，所述的第二接地裝置采用與第一接地裝置相同的接地裝置。
3.根據權利要求1所述的一種利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置，其特征在于，集中接地裝置所形成的電容C為: C= ε S/d 其中，ε為土壤介電常數，S為第一接地裝置和第二接地裝置間的正對面積，d為第一接地裝置和第二接地裝置之間的距離。
4.一種利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置的布置方法，其特征在于，首先埋設第一接地裝置，然后在第一接地裝置下方平行的埋設第二接地裝置，且兩接地裝置互不接觸。
5.根據權利要求1所述的一種利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置的布置方法，其特征在于，所述的第二接地裝置采用與第一接地裝置相同的接地裝置。
6.根據權利要求1所述的一種利用位移電流改善散流特性的集中接地裝置的布置方法，其特征在于，集中接地裝置所形成的電容C為: C= ε S/d 其中，ε為土壤介電常數，S為第一接地裝置和第二接地裝置的正對面積，d為第一接地裝置和第二接地裝置之間的距離。
【文檔編號】H01R4/66GK104332727SQ201410640835
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月13日 優先權日:2014年11月13日
【發明者】齊飛, 周衛華, 陳俊武, 周恒逸, 趙邈, 段緒金, 葉會生 申請人:國家電網公司, 國網湖南省電力公司, 國網湖南省電力公司電力科學研究院