[发明专利]一种基于多性能的新型综合接地系统与构建方法

说明书

技术领域

本发明属于变电站安全优化运行研究技术领域，是保障变电站电气设备稳定运行的重要一环，涉及一种基于多性能的新型综合接地系统与构建方法。

背景技术

随着特高压交直流输电技术及智能电网的迅猛发展，西电东送、南北互供在稳健进行，变电站及输电线路的电气设备的安全稳定运行凸显重要，这直接关系到电力系统的高效安全稳定运行。

近年来我国经济的快速发展推动了电力负荷需求节节攀高，为了满足负荷日益增长的需要，变电站也正朝大容量、特高压、紧凑型方向发展。接地短路电流越来越大，同时国家政策要求新建工程要少占或不占良田好土，建在高土壤电阻率地区的变电站越来越多，为确保变电站投运后接地系统的安全，接地系统设计及施工显得格外重要。由于受到接地电阻、热稳定、设备接触电压、跨步电压、地电位干扰一系列的影响，接地系统不仅要满足冲击电流技术要求，还要符合工频下短路电流释放要求，进而保证其服役寿命。另外，伴随智能变电站的普及，变电站自动化控制、智能设备的大规模应用，地电位对电气仪表等设备的干扰，造成的误差越来越大，因此变电站的接地系统性能要求逐渐提高。

目前变电站的接地系统还停留在传统接地方式，仍然采用单一导体直接入地放电的方式，该接地方式性能不优，释放电流较差，接地电阻较大，对于目前的高电压等级、大电流泄放以及智能电气设备的有效保护不够，容易造成变电站出现事故、电气设备出现损伤、维护人员出现意外，造成不必要的损失。

针对接地系统的设计方式，目前存在接地电阻较大、放电速度较差、保护范围较小以及寿命较短等技术问题，本发明依托放电理论、复合材料设计研究以及接地系统优化设计等关键技术，设计一种基于多性能的新型综合接地系统，能够减小接地电阻、提高放电速度、缩小占地面积、扩大保护范围以及延长使用寿命，进而满足变电站接地系统性能要求，保证变电站的安全稳定运行。

发明内容

本发明的一种基于多性能的新型综合接地系统与构建方法，集垂直接地体、水平接地体及斜接地体于一体，形成多针式复合接地系统，充分发挥各接地体的放电特性，实现快速放电，提高使用寿命。构成的新型接地系统结构更加紧密合理，节约占地面积，耐腐蚀性及抗老化性有所提升，可实现变电站接地系统长寿命耐腐蚀高效安全可靠运行的目标。

本发明的技术方案：

一种基于多性能的新型综合接地系统，包括多针式垂直接地体、复合接地体及等离子接地体；所述的多针式垂直接地体、复合接地体及等离子接地体垂直安装在中空的半球体外球面上，呈发射状排列；所述的半球体的平面朝上，以此为基准方向，复合接地体安装在半球体的平面所在的水平方向，多针式垂直接地体安装在半球体的平面的垂直方向、半球体球面的底部中心位置，等离子接地体垂直安装在与水平方向倾斜45°的半球体球面上；所述的半球体的内球面底部中心位置安装垂直接地极，与多针式垂直接地体在同一垂直线上；

所述的多针式垂直接地体，在垂直接地极外表面上对称环绕安装多个针状放电极，通过内外螺纹固定连接；所述的复合接地体包括内置电极和外层安装外置导电模块，外置导电模块的横切面上水平间隔90°垂直环绕4个垂直的孔隙，孔隙贯穿内置电极；所述的等离子接地体外部为接地管，内部为离子激发模块，接地管的外部安装有循环模块；

所述的针式垂直接地体、复合接地体及等离子接地体与半球体连接时，采用螺纹连接与热熔焊相结合的方式。

所述的多针式垂直接地体的垂直接地极采用铜复合材料制成，针状放电极采用紫铜实心材料制成。

所述的复合接地体，内置电极为金属材料，包括钢、铜、不锈钢和铜包钢；外置导电模块是以石墨材料混合保湿剂和固化剂，按照比例充分震荡均匀，相互融合并进行高温热膨胀，制成膨胀石墨，将膨胀石墨模压或辊压，并选用无机纤维与合成纤维以及水乳型粘合剂，通过辊压、热塑以及成型工艺制备成复合导电材料；内置电极与外置导电模块采用冲压成型工艺制成。

所述的等离子接地体，接地管内含可逆性缓释电解盐。

该接地系统具备金属接地体、复合接地体及等离子接地体的性能优势，依据不同土壤环境可调节各接地体的分布规律及排列数量，自动调节功能强，不断向电极周围土壤补充导电离子，改善周围土壤电阻率，提高在复杂土壤环境下的放电速度，进而保证接地系统高效安全可靠的工作。

一种基于多性能的新型综合接地系统构建方法，包括如下步骤：

(1)运用四电极法测量现场土壤电阻率，运用公式(1)计算各接地体埋入土壤时的工频接地电阻R₁；