一种非线性引流接地装置的制作方法

本发明涉及一种接地装置，特别是涉及一种能抑制地电位升高的非线性引流接地装置。

背景技术：

目前，接地技术存在的难点问题有：在冲击电涌的条件下，接地体因端部效应和感性分量会引起地电位升高，危害人员和设备运行安全。接地体端部效应的成因是：根据电磁感应原理，电涌在散流土壤中产生时变磁场，导致电流密度沿接地体方向不均匀分布，呈现出接地体中部附近土壤中电流密度较小，接地体最末端因电荷累积致电流密度增加，形成端部效应。接地体的端部效应表现为：冲击电流不是沿接地体均匀地向大地流动，而是在端部形成电荷累积产生地电位升高；当雷电流到达时，由端部效应引起地电位升的特性，主要表现在注入点有限范围内。特别是在土壤电阻率较高(如ρ大于1000ωm)地区，因接地体载流子对大地释放能力差，导致接地体的端部效应更为明显，所产生的地电位反击的危害更大。对于上述技术问题，现有技术的接地装置还普遍难以克服。

技术实现要素：

本发明提供了一种非线性引流接地装置，其能有效抑制地电位升高，解决背景技术中所述的现有接地技术中在雷电冲击下，由于接地装置的端部效应，造成高压输变电系统瞬态电位的急剧升高，雷电流无法安全有效泄放，形成地电位反击电压，对供电系统的安全运行造成严重影响的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种非线性引流接地装置，包括接地引下线、接地极，接地极连接接地引下线；还包括第一接地构件和第二接地构件，二者设置在原土导流区中，且第一接地构件的电阻率小于原土导流区的电阻率，第二接地构件的电阻率小于第一接地构件的电阻率；接地极位于第一接地构件中，且二者相接触，第二接地构件位于第一接地构件之下，并与接地极下部、第一接地构件接触。

进一步的，所述第一接地构件与原土导流区构成电涌分流通道，所述第一接地构件与第二接地构件构成电涌扩散通道，所述第一接地构件、第二接地构件与原土导流区构成电涌释放通道。

进一步的，所述第一接地构件底面与第二接地构件顶面触靠在一起。

进一步的，所述第二接地构件的电阻率小于导体的电阻率。

进一步的，所述第一接地构件、第二接地构件均为半导体。

进一步的，所述第一接地构件和/或第二接地构件呈蜂窝型。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、所述第一接地构件、第二接地构件的设置，能够利用第一接地构件对第二接地构件的扩散电流作用，有效降低接地极的端部电荷密度，地电位升高可抑制在安全范围；能够利用第一接地构件对第二接地构件、第一接地构件对原土导流区、第二接地构件对原土导流区的电离放电电压较低，在电场的作用下出现的电离非线性导通状态，散流能力增强，地电位升及接地阻抗大幅降低。

2、所述第一接地构件、第二接地构件优选采用半导体，具有可控性强、抑制地电位升高的效果显著等特点。

3、所述第一接地构件、第二接地构件优选设为蜂窝型，能够有效增大第一接地构件、第二接地构件的内部表面积，从而使第一接地构件、第二接地构件能够储存更多的电荷。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种非线性引流接地装置不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明与普通接地体的地电位比较曲线图。

具体实施方式

实施例，请参见图1、图2所示，本发明的一种非线性引流接地装置，包括接地引下线1、接地极4，接地极4顶端连接接地引下线1。本发明还包括第一接地构件2和第二接地构件3，二者设置在原土导流区5中，且第一接地构件2的电阻率小于原土导流区5的电阻率，第二接地构件3的电阻率小于第一接地构件2的电阻率；接地极4位于第一接地构件2中，且二者接触良好；第二接地构件3位于第一接地构件2之下，并与接地极4下部、第一接地构件2接触良好。具体，所述第一接地构件2底面与第二接地构件3顶面触靠在一起，构成上、下两层结构。原土导流区5是指在接地装置所处位置中对电流具有一定散流作用的土壤区域。

本实施例中，所述第二接地构件3的电阻率小于导体的电阻率。具体，所述第一接地构件2、第二接地构件3均为半导体。第一接地构件2和第二接地构件3均呈蜂窝型(又可称为蜂巢型)，能够有效增加第一接地构件2、第二接地构件3的内部空间面积，使第一接地构件2、第二接地构件3储存更多的电荷。

本实施例中，所述第一接地构件2与原土导流区5构成电涌分流通道，所述第一接地构件2与第二接地构件3构成电涌扩散通道，所述第一接地构件2、第二接地构件3与原土导流区5构成电涌释放通道。当不存在外加电压时，因第一接地构件2与第二接地构件3两边载流子浓度差，将产生扩散电流和自建电场在其界面处两侧形成了空间电荷聚积层，其引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当电涌通过接地引下线1进入接地极4，在外加电场的作用下，由第一接地构件2与原土导流区5构成电涌分流通道能分流部分电涌电流，部分电荷通过接地极4被引至第二接地构件3中合，其余由原土导流区5释放。

本发明的工作过程如下：

在电涌通过接地装置向大地释放的过程中，设：原土导流区5土壤临界击穿场强为ec，第一接地构件2电场强度为e1，第二接地构件3电场强度为e2。

当电场强度e1＞e2时，因外界电场与自建电场的互相抑消作用，引导载流子由第一接地构件2向第二接地构件3扩散形成扩散电流，使端部电荷密度降低，地电位升被抑制，如图2所示，图2中vi表示普通接地体的地电位，vc表示本发明的地电位。

当电场强度e1＞e2＜ec时,首先发生第一接地构件2对第二接地构件3的电离现象，原土导流区5中的异性载流子向第二接地构件3扩散形成扩散中合电流；当电场强度e1＞e2＞ec时,引发第一接地构件2对原土导流区5、第二接地构件3对原土导流区5的电离现象，随电场强度增加出现电阻率持续下降的非线性状态，由此，原土导流区5在这种非线性导通状态下的散流能力增强，地电位及接地阻抗降低。

本发明的一种非线性引流接地装置，与现有技术的普通接地装置相比，具有如下优点：

因第一接地构件2对第二接地构件3的扩散电流作用，有效降低接地极4的端部电荷密度，地电位升高可抑制在安全范围，如图2所示；

因第一接地构件2对第二接地构件3、第一接地构件2对原土导流区5、第二接地构件3对原土导流区5的电离放电电压较低，在电场的作用下出现的电离非线性导通状态，散流能力增强，地电位升及接地阻抗大幅降低，如图2所示；

适用于土壤电阻率较高环境中的电器设备安全接地，具有地电位低、施工方便、工作可靠及经济实用的优点。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种非线性引流接地装置，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种非线性引流接地装置，包括接地引下线、接地极，接地极连接接地引下线；其特征在于：还包括第一接地构件和第二接地构件，二者设置在原土导流区中，且第一接地构件的电阻率小于原土导流区的电阻率，第二接地构件的电阻率小于第一接地构件的电阻率；接地极位于第一接地构件中，且二者接触良好，第二接地构件位于第一接地构件之下，并与接地极下部、第一接地构件接触良好。本发明能有效抑制在雷电冲击下因接地装置的端部效应引起的瞬态地反击电压，解决现有接地技术中在雷电冲击下，由于接地装置的端部效应，造成高压输变电系统瞬态电位的急剧升高，雷电流无法安全有效泄放，形成地电位反击电压，对供电系统的安全运行造成严重影响的问题。

技术研发人员：林志和;庄建煌;林瑞宗;戴争鸣
受保护的技术使用者：国网福建省电力有限公司;国网福建省电力有限公司莆田供电公司
技术研发日：2018.08.01
技术公布日：2018.12.14