一种集总式接地装置、电站接地系统及施工方法
【技术领域】
[0001] 该发明涉及可应用于半户内变电站建筑物或敞开式变电站架构的雷电保护接地 保护技术领域。
【背景技术】
[0002] 国标GB50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》对变电站雷电保护接地的要 求如下：
[0003] 1.配电装置构架上避雷针（含悬挂避雷线的架构）的接地引下线应与接地网连 接，并应在连接处加装集中接地装置。引下线与接地网的连接点至变压器（配电装置）接 地导体（线）与接地网连接点之间沿接地极的长度，不应小于15m;
[0004] 2.主厂房装设直击雷保护装置或为保护其他设备而在主厂房上装设避雷针时，应 采取加强分流、设备的接地点远离避雷针接地引下线的入地点、避雷针接地引下线远离电 气装置等防止反击的措施。避雷针的接地引下线应与主地网连接，并应在连接处加装集中 接地装置；
[0005] 3.主控制室、配电装置室和35kV及以下变电站的屋顶上装设直击雷保护装置， 且为金属屋顶或屋顶上有金属结构时，则应将金属部分接地；屋顶为钢筋混凝土结构时，则 应将其焊接成网接地；结构为非导电的屋顶时，则应采用避雷带保护，该避雷带的网格应为 8m~10m，并应每隔10m~20m设接地引下线。该接地引下线应与主地网连接，并应在连接 处加装集中接地装置；
[0006] 4.当接地装置由较多水平接地极或垂直接地极组成时，垂直接地极的间距不应小 于其长度的2倍，目前常用的垂直接地极长度为2. 5m，故垂直接地极间距不应小于5m;
[0007] 5.发电厂和变电站避雷器的接地导体（线）应与接地网连接，且应在连接处设置 集中接地装置，如图1所示：
[0008]随着变电站小型化的发展，半户内变电站逐渐增多，针对以上要求，目前对配电装 置楼多采用避雷带保护，钢结构建筑物采用钢支柱作为直击雷保护，户外区域采用架构避 雷针或独立避雷针。各直击雷保护装置均单独装设集中接地装置，且需满足规程中对长度 距离的要求。上述的结果是，这就导致站内集中接地装置较多，且各自独立，材料用量较多， 且对面积较小的变电站，由于场地的限制，引下线与接地网的连接点至变压器接地网连接 点之间沿接地极的长度不小于15米不宜满足。
【发明内容】
[0009]本发明主要针对屋顶避雷带、架构避雷针的引下问题进行优化，用于雷电波入地 的，提出集总式接地装置，代替每个引下线加装传统集中接地装置，将传统的分散式的接地 模式改成集总式的接地模式，并解决在集总式接地装置实施过程中产生的一些实际问题。
[0010] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
[0011] 一种集总式接地装置，包括至少一个环形金属体，且在所述环形金属体上引出至 少一个竖向设置的接地引上线，并在环形金属体的上延伸出一连接导体。
[0012] 进一步地，所述环形金属体的内部设有与环形金属体进行连接的第二环形金属 体。
[0013] -种电站接地系统，包括位于电站基础之上的避雷设施和主地网，所述主地网位 于底面之下，其特征在于，还包括一个位于主地网之下的集总式接地装置，所述集总式接地 装置包括至少一个环形金属体，且在所述环形金属体上引出一个导体以及至少一个竖向设 置的接地引上线，所述导体至少为15米且另一端连接主地网，所述接地引上线与所述避雷 设施连接。
[0014] 进一步地，所述集总式装置与主地网皆水平设置。
[0015] 进一步地，所述集总式装置与主地网之间的间距为1. 7米。
[0016] 进一步地，所述环形金属体的内部设有第二环形金属体。
[0017] 进一步地，所述导体为有且仅有一点连接集总式接地装置和主地网之间的导体。
[0018] -种电站接地系统的施工方法，其特征在于，依次进行如下步骤：
[0019] 步骤一，基础建设中将集总式接地装置、主接地网、导体、垂直接地体安放到位并 将集总式接地装置与主接地网使用导体连接，接地引上线下端与集总式接地装置连接，上 端延伸并露出在地面之上，浇筑并待基础牢靠后进行设备安装和避雷设施安装；
[0020] 步骤二，将避雷设施通过导线连接到接地引上线上，保证连接牢靠。
[0021] 本发明的有益效果是：提出了一种新型的用于雷电波入地的集总式接地装置，且 集总式接地装置可以高效起到雷电流扩散作用，并降低传统设计难度并节省装置用料。
[0022] 1.较常规的分散式集中接地装置，该"集总式接地装置"的设置，雷击避雷针、线 后，从避雷针、线进入地网的雷电波有更长的流动距离才能达到主地网，长距离的流动过程 会产生足够的衰减，大大降低了"反击过电压"对电气设备的威胁，提高设备运行的可靠性。
[0023] 2.较常规的分散式集中接地装置，集总式接地装置可简化设计方案，大量减少垂 直接地极数量，并结合建、构筑物基础开挖深度，将集总式接地装置布置于建、构筑物基础 下，一般不超过2. 5m，降低施工难度，在一定程度上降低接地材料及施工人工的费用，更加 节能环保。
【附图说明】
[0024] 图1为传统的变电站接地系统。
[0025] 图2为雷电冲击对主接地网的影响（虚线部分）。
[0026] 图3为简易的垂直式接地装置。
[0027] 图4为本发明中的变电站接地系统的俯视图。
[0028] 图5为本发明中的变电站接地系统的立体图。
[0029] 图6为本发明中的变电站接地系统的示意图。
[0030] 图7为图5对应的进一步完整视图。
[0031] 图8为本发明在MALZ模块中分析产生的地电位升高分布图。
[0032] 图9为本发明在MALZ模块中分析产生的接触电压分布图。
[0033] 图10为本发明在MALZ模块中分析产生的跨步电压电压分布图。
[0034] 图中：1集总式接地装置，11接地引上线，12环形金属体，2主地网，3导体。
【具体实施方式】
[0035] 1.传统变电站内防直击雷装置的引下处理
[0036] 针对国标对该部分的要求（见【背景技术】部分）变电站内：配电装置（电气设备） 架构上有避雷针、避雷线的，一般独立引出接地装置；配电装置楼顶设避雷带、避雷针的，屋 顶为金属构件的，一般独立引出一套接地装置；配电装置区设置避雷器的部位，一般独立引 出接地装置。理论上，各个接地装置可接入主接地网，考虑雷电冲击作用下对接地网和周围 设备的影响情况，可见图2,这种结构存在的问题是：当雷电波流经避雷设施引入地网时， 会引起局部的瞬时过电压，如不能及时散流，可能会对附近电气设备造成损害（在发电厂 和变电所中，如果雷击到避雷针上，雷电流通过构架接地引下线流散到地中，由于构架电 感和接地电阻的存在，在构架上会产生很高的对地电位，高电位对附近的电气设备或带电 的导线会产生很大的电位差。如果两者间距离小，就会导致避雷针构架对其它设备或导线 放电，引起反击闪络而造成事故），因此，以上区域需增设集中接地装置。
[0037] 为了解决上述问题，实际工程中常采用的有以下几种方案：
[0038] 1. 1设置较密的集中接地装置
[0039] 如图1中所示，变电站内配电装置楼各避雷带、避雷线引下线均单独设置集中接 地装置，集中接地装置一般由3-5根垂直接地极连接成环状或其他形状。并应保证垂直接 地极的间距不应小于其长度的2倍。该布置方式严格执行国标相关规定，可有效加强对雷 电流的散流作用。
[0040] 由图可见，该布置方案采用集中接地装置数量较多，间隔较密，设计中需注意间距 要求，且部分引下线与接地网连接点至变压器接地