CN112332126A - 一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置，包括由第一降阻布围成的矩形框、一端连接在矩形框的第一侧的第二降阻布和一端连接在矩形框的第二侧的第三降阻布；第一降阻布、第二降阻布和第三降阻布上表面分别敷设有接地带，第一降阻布上的接地带分别与第二降阻布和第三降阻布上的接地带连接；第一降阻布围成的矩形框的四角外侧分别分布有接地极，靠近第二降阻布和第三降阻布的自由延伸末端分别分布有接地极，接地极与对应位置的接地带连接；第一降阻布、第二降阻布、第三降阻布、接地带和接地模块均水平埋设在地下，接地极垂直埋设在地下。本发明能够满足高土壤电阻率区域配电网接地装置的接地电阻要求。

Description

一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置

技术领域

本发明属于电力设备防护和防雷接地技术领域，具体涉及一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置。

背景技术

配电网直接向用户配送电能，是保证供电可靠性的最后防线。接地装置在输配电线路中主要作用是在发生接地故障以及雷击故障时为故障电流提供泄放路径。接地装置长期稳定、有效地运行直接影响着配电系统的安全。

电力系统的接地装置通常布置为水平接地装置或者垂直接地装置，根据地形条件和系统要求接地装置的形式、面积和长短有所不同。在高土壤电阻率区域，目前仅通过采取单一的布置方式难以满足高土壤电阻率区域配电网接地装置的接地电阻要求。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置，能够满足高土壤电阻率区域配电网接地装置的接地电阻要求。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置，包括由第一降阻布围成的矩形框、一端连接在矩形框的第一侧的第二降阻布和一端连接在矩形框的第二侧的第三降阻布，矩形框的第一侧与第二侧平行，所述第二降阻布和第三降阻布的另一端分别自由延伸；所述第一降阻布、第二降阻布和第三降阻布上表面分别敷设有接地带，所述第一降阻布、第二降阻布和第三降阻布的宽度大于接地带的宽度，所述第一降阻布上的接地带分别与所述第二降阻布和第三降阻布上的接地带连接；所述第一降阻布围成的矩形框的第三侧和第四侧外分别分布有接地模块，所述第二降阻布和第三降阻布的一侧和另一侧分别分布有接地模块，接地模块与对应位置的接地带连接；所述第一降阻布围成的矩形框的四角外侧分别分布有接地极，靠近所述第二降阻布和第三降阻布的自由延伸末端分别分布有接地极，接地极与对应位置的接地带连接；所述第一降阻布、第二降阻布、第三降阻布、接地带和接地模块均水平埋设在地下，接地极垂直埋设在地下；接地带上还连接有接地引下线，所述接地引下线的一端伸出地面用于连接地上电力设备的连接端。

进一步地，所述接地模块上设置有火花刺。

进一步地，所述第一降阻布围成的矩形框的第三侧外分布的接地模块正对第三侧的中点，所述第一降阻布围成的矩形框的第四侧外分布的接地模块正对第四侧的中点。

进一步地，所述第二降阻布的一侧和另一侧分布的接地模块之间的间距相同，且等分所述第二降阻布；

所述第三降阻布的一侧和另一侧分布的接地模块之间的间距相同，且等分所述第三降阻布；

所述第二降阻布的一侧和另一侧分布的接地模块的数量与所述第三降阻布的一侧和另一侧分布的接地模块的数量相同。

进一步地，所述第一降阻布、第二降阻布和第三降阻布上表面敷的接地带的中线分别与对应的所述第一降阻布、第二降阻布和第三降阻布的中线重合。

进一步地，所述接地极向下的一端设置为倒锥形。

进一步地，所述第一降阻布、第二降阻布和第三降阻布为石墨基柔性降阻布；所述接地带为石墨基柔性接地带；所述接地模块为石墨基柔性接地模块；所述接地极为柔性离子接地极；所述接地引下线为柔性石墨接地引下线。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明提供的一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置，包括由第一降阻布围成的矩形框、一端连接在矩形框的第一侧的第二降阻布和一端连接在矩形框的第二侧的第三降阻布，矩形框的第一侧与第二侧平行，第二降阻布和第三降阻布的另一端分别自由延伸，可增大接地装置的有效面积，有利于入地电流向远端扩散；第一降阻布、第二降阻布和第三降阻布上表面分别敷设有接地带，介于土壤和接地带之间的降阻布可以有效提高接地带与土壤的接触面积，有利于降低接地电阻，第一降阻布、第二降阻布和第三降阻布的宽度大于接地带的宽度，可在增大散流面积的同时节省接地带耗材，第一降阻布上的接地带分别与第一降阻布和第二降阻布上的接地带连接；第一降阻布围成的矩形框的第三侧和第四侧外分别分布有接地模块，第二降阻布和第三降阻布的一侧和另一侧分别分布有接地模块，接地模块与对应位置的接地带连接；第一降阻布围成的矩形框的四角外侧分别分布有接地极，靠近第二降阻布和第三降阻布的自由延伸末端分别分布有接地极，在接地装置角落和自由延身末端设置垂直接地极，提升了接地装置的散流纵深，有利于提高竖直方向的散流能力，接地极与对应位置的接地带连接；第一降阻布、第二降阻布、第三降阻布、接地带和接地模块均水平埋设在地下，接地极垂直埋设在地下，水平接地带、水平接地模块与垂直接地极组合使用，兼顾水平方向与垂直方向，在空间分布上使接地装置散流能力全方面得到提升，有助于减小接地电阻。综上可见，本发明能够满足高土壤电阻率区域配电网接地装置的接地电阻要求。

进一步地，本发明的接地模块上设置有火花刺，在故障电流通过时，四周的针状金属火花刺可以改变周围土壤的电场分布，使接地装置散流能力增强，实现降低接地电阻的目的。

进一步地，本发明的第一降阻布围成的矩形框的第三侧外分布的接地模块与第四侧外分布的接地模块正对布置，且均位于各侧的中点位置，均匀对称布置，可有效提高均匀降阻的效果。

进一步地，本发明的第二降阻布的一侧和另一侧分布的接地模块之间的间距相同，且等分第二降阻布，第三降阻布的一侧和另一侧分布的接地模块之间的间距相同，且等分第三降阻布；第二降阻布的一侧和另一侧分布的接地模块的数量与第三降阻布的一侧和另一侧分布的接地模块的数量相同，这样设计的好处是，均匀等间距布置，可有效提高均匀降阻的效果。

进一步地，本发明的第一降阻布、第二降阻布和第三降阻布上表面敷的接地带的中线分别与对应的第一降阻布、第二降阻布和第三降阻布的中线重合，这样设计的好处是，散流过程中降阻布中线两侧可近似看作并联关系与土壤相连，接地带布置于中线上有利于电流均匀扩散。

进一步地，本发明的接地极向下的一端设置为倒锥形，尖端设计便于快速的将接地极插入素土中。

进一步地，石墨基柔性接地带和石墨基柔性降阻布可成卷携带，力学结构稳定，柔性可弯曲，相比金属接地材料，在装置整体尺寸长达数十米的高土壤电阻率区域，极大地减小了施工难度；且石墨基柔性材料成本低，化学性能稳定，长期敷设于地下，耐腐蚀能力强，克服了金属材料接地装置的最大弊端。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置的连接平面示意图；

图2为本发明的一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置的接地带敷设俯视示意图；

图3为本发明的一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置的接地带敷设正视示意图；

图4为本发明的一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置的接地模块敷设示意图；

图5为本发明的一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置的接地极敷设俯视示意图；

图6为本发明的一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置的接地极敷设正视示意图；

图7为本发明的一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置的接地体对接方式示意图。

1-第一降阻布；2-第二降阻布；3-第三降阻布；4-接地带；5-接地模块；6-接地极；7-接地引下线；8-素土；9-非金属夹具。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

作为本发明的某一具体实施方式，如图1所示，一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置，包括由第一降阻布1围成的矩形框、一端连接在矩形框的第一侧的第二降阻布2和一端连接在矩形框的第二侧的第三降阻布3，矩形框的第一侧与第二侧平行，第二降阻布2和第三降阻布3的另一端分别自由延伸。优选的，第二降阻布2的一端连接在第一侧的中点，第三降阻布3的一端连接在第三侧的中点。

结合图1、图2和图3所示，第一降阻布1、第二降阻布2和第三降阻布3上表面分别敷设有接地带4，第一降阻布1、第二降阻布2和第三降阻布3的宽度大于接地带4的宽度，第一降阻布1上的接地带4分别与第二降阻布2和第三降阻布3上的接地带4连接。优选的，第一降阻布1、第二降阻布2和第三降阻布3上表面敷的接地带4的中线分别与对应的第一降阻布1、第二降阻布2和第三降阻布3的中线重合。

结合图1和图4所示，第一降阻布1围成的矩形框的第三侧和第四侧外分别分布有接地模块5。优选的，第一降阻布1围成的矩形框的第三侧外分布的接地模块5正对第三侧的中点，第一降阻布1围成的矩形框的第四侧外分布的接地模块5正对第四侧的中点，也就是说，第一降阻布1围成的矩形框的第三侧外分布的接地模块5与第一降阻布1围成的矩形框的第四侧外分布的接地模块5正对布置。

结合图1和图4所示，第二降阻布2和第三降阻布3的一侧和另一侧分别分布有接地模块5，接地模块5与对应位置的接地带4连接，第三降阻布3的一侧和另一侧分布的接地模块5之间的间距相同，且等分第三降阻布3。优选的，第二降阻布2的一侧和另一侧分布的接地模块5之间的间距相同，且等分第二降阻布2，第三降阻布3的一侧和另一侧分布的接地模块5之间的间距相同，且等分第二降阻布2，本实施例中，第二降阻布2的一侧和另一侧分别分布有一个接地模块5，两个接地模块5布置在第二降阻布2的三等分位置处，第三降阻布3的一侧和另一侧分别分布有一个接地模块5，两个接地模块5布置在第三降阻布3的三等分位置处。

接地模块5水平铺装于接地带4同一平面，通过引线与降阻布压接相连，表面与土壤充分接触，主要部分为矩形的柔性石墨接地模块。

更优选的，接地模块5上设置有火花刺，也就是说，在接地模块5的三边上有针状金属火花刺，用柔性石墨线与接地模块5的三边垂直均匀连接，故障电流通过时，四周的针状金属火花刺可以改变周围土壤的电场分布，使接地装置散流能力增强，实现降低接地电阻的目的。

结合图1、图5和图6所示，第一降阻布1围成的矩形框的四角外侧分别分布有接地极6，靠近第二降阻布2和第三降阻布3的自由延伸末端分别分布有接地极6，接地极6与对应位置的接地带4连接。优选的，接地极6向下的一端设置为倒锥形，接地极6的长度不小于1.5m。结合图1和图7所示，第一降阻布1、第二降阻布2、第三降阻布3、接地带4和接地模块5均水平埋设在地下，接地极6垂直埋设在地下。接地带4上还连接有接地引下线7，接地引下线7的一端伸出地面用于连接地上电力设备的连接端，也就是说，通过接地引下线7将地上电力设备与接地装置连接。

接地极6垂直向土壤中埋设，经上端引线与接地带4压接相连，四周与土壤充分接触。

柔性石墨材料具有良好的导电性、力学结构稳定、柔性可弯曲、与土壤贴合度高、原材料广泛、生产工艺简单、化学性质稳定、耐腐蚀性远优于金属材料等优点。

在上述实施方式中，第一降阻布1、第二降阻布2和第三降阻布3均为石墨基柔性降阻布，石墨基柔性降阻布主要由膨胀石墨、增强材料与粘合剂复合制成，是作为辅助降阻材料使用的布状导体，可有效增大石墨基柔性接地装置与土壤的接触面积达到降阻的作用。

在上述实施方式中，接地带4为石墨基柔性接地带，石墨基柔性接地带为核心部件，主要由可膨胀石墨、无机或合成纤维、胶粘剂材料经膨化、辊压、切条、捻合而成的石墨线或石墨线与金属材料经布线和编织加工制成的可埋入土壤或特定的导电介质(例如混凝土或焦炭)中作为接地极使用的带状导体，用于承担泄放入地电流的主要功能。

在上述实施方式中，接地模块5为石墨基柔性接地模块，柔性接地模块主要是由石墨线经过编织工序制成的具有一定表面积的矩形接地体，本实施例中，接地模块5上的火花刺是由304不锈钢板经过特殊工艺加工而成的针刺状导体。火花刺接地模块外观应紧致均匀，应无明显断线续接点，表面应呈编织形网格状，三边应有针状火花刺，纵向火花刺和横向火花刺的夹角应为90度，单根火花刺间距应一致，火花刺与柔性石墨编织物应用柔性石墨线均匀连接且无明显线头，通过火花刺可改变柔性接地模块周围的电场分布，有效地达到降阻的作用。

在上述实施方式中，接地极6为柔性离子接地极，本实施例中采用快装式柔性离子接地极，快装式柔性离子接地极是由石墨线编织物作为表面接地导体材料，内部为空心管状结构，可以加入离子降阻材料，具有比较锋利的尖端(矛尖)，能够采用锤击打入土壤的方法进行敷设安装的复合型接地极。柔性离子接地极含有以鳞片石墨粉为主，离子材料、保湿剂、缓蚀剂为辅的降阻材料，故障电流通过时，在电场的作用下降阻材料离子向土壤中扩散，提高接地装置向土壤中得散流能力，可有效降低土壤电阻率改善接地电阻。

在上述实施方式中，接地引下线7为柔性石墨接地引下线，本实施例中，接地引下线7为铠装式柔性石墨接地引下线，铠装式柔性石墨接地引下线主要由可膨胀石墨、无机或合成纤维、胶粘剂材料经膨化、辊压、切条、捻合而成的石墨线为基材，带有防外破金属编织层，分为地上部分与地下部分，将地上需要接地的电气设备与地下的石墨基柔性接地装置相连。铠装式柔性石墨接地引下线与金属引下线相比质软，可弯折，紧贴配电网台变基座布置与石墨基柔性接地带压接相连，整体外观紧致、石墨线捻拧体均匀，外编有不锈钢丝，地上部分外部有硅橡胶防护套。

接地带4、接地模块5和接地极6均为对称设置，可有效提高均匀降阻效果，故障电流经由接地引下线7注入石墨基柔性接地装置，在其附近设有接地极6和接地模块5，可有效降低冲击接地电阻。

在具体实施时，水平接地沟槽的开挖，可选择人工开挖或者机械开挖，槽内先铺装石墨基柔性降阻布，柔性石墨基柔性降阻布质薄、质轻、易携带、易施工，可充分与土壤和石墨基柔性接地带接触，石墨基柔性降阻布提高了整个接地装置与土壤的接触面积，提高了散流能力，可有效降低接地电阻。石墨基柔性接地带铺设于石墨基柔性降阻布表面上，是本装置的主体部分，承担将故障电流泄放入土壤的作用。本发明中的石墨基柔性接地带具有镂空的金属内芯，可保证一定的机械强度，同时镂空的结构可以减轻重量节约成本，金属内芯外编织的石墨材料外表与土壤充分接触，承担通流功能和散热功能。

如图7所示，本实施例中，铠装式柔性石墨接地引下线、火花刺型柔性接地模块、快装式柔性离子接地极与石墨基柔性接地带对接，石墨基柔性接地带之间对接通过非金属夹具9采用压接的方式固定，使接触更加紧密，接地装置中尽量减少接头的数量。

本发明由可以拆装的不同部分组成，轻便简单，石墨基柔性接地带和石墨基柔性降阻布可成卷携带，力学结构稳定，柔性可弯曲，相比金属接地材料，在装置整体尺寸长达数十米的高土壤电阻率区域，极大地减小了施工难度。

本发明主要材料为石墨基柔性材料，我国石墨储量占世界石墨储量77％以上，与传统金属接地装置相比，材料成本优势明显。

本发明利用石墨基柔性材料为主要材料的接地装置化学性能稳定，长期敷设于地下，耐腐蚀能力强，克服了金属材料接地装置的最大弊端。

本发明组合使用石墨基柔性降阻布、火花刺型石墨柔性接地模块、快装式柔性离子接地极多种降阻措施，可有效降低接地电阻，在高土壤电阻率区域配电网具有较高的实际应用价值。

本发明使用柔性石墨基材料，以石墨基柔性接地带为主体，结合石墨基柔性降阻布、火花刺型石墨柔性接地模块、快装式柔性离子接地极多种降阻措施，制成一种适用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置，解决了金属接地材料易腐蚀的问题，可适应配电线路接地装置要求，长期稳定运行。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置，其特征在于，包括由第一降阻布(1)围成的矩形框、一端连接在矩形框的第一侧的第二降阻布(2)和一端连接在矩形框的第二侧的第三降阻布(3)，矩形框的第一侧与第二侧平行，所述第二降阻布(2)和第三降阻布(3)的另一端分别自由延伸；所述第一降阻布(1)、第二降阻布(2)和第三降阻布(3)上表面分别敷设有接地带(4)，所述第一降阻布(1)、第二降阻布(2)和第三降阻布(3)的宽度大于接地带(4)的宽度，所述第一降阻布(1)上的接地带(4)分别与所述第二降阻布(2)和第三降阻布(3)上的接地带(4)连接；所述第一降阻布(1)围成的矩形框的第三侧和第四侧外分别分布有接地模块(5)，所述第二降阻布(2)和第三降阻布(3)的一侧和另一侧分别分布有接地模块(5)，接地模块(5)与对应位置的接地带(4)连接；所述第一降阻布(1)围成的矩形框的四角外侧分别分布有接地极(6)，靠近所述第二降阻布(2)和第三降阻布(3)的自由延伸末端分别分布有接地极(6)，接地极(6)与对应位置的接地带(4)连接；所述第一降阻布(1)、第二降阻布(2)、第三降阻布(3)、接地带(4)和接地模块(5)均水平埋设在地下，接地极(6)垂直埋设在地下；接地带(4)上还连接有接地引下线(7)，所述接地引下线(7)的一端伸出地面用于连接地上电力设备的连接端。

2.根据权利要求1所述的一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置，其特征在于，所述接地模块(5)上设置有火花刺。

3.根据权利要求1所述的一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置，其特征在于，所述第一降阻布(1)围成的矩形框的第三侧外分布的接地模块(5)正对第三侧的中点，所述第一降阻布(1)围成的矩形框的第四侧外分布的接地模块(5)正对第四侧的中点。

4.根据权利要求1所述的一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置，其特征在于，所述第二降阻布(2)的一侧和另一侧分布的接地模块(5)之间的间距相同，且等分所述第二降阻布(2)；

所述第三降阻布(3)的一侧和另一侧分布的接地模块(5)之间的间距相同，且等分所述第三降阻布(3)；

所述第二降阻布(2)的一侧和另一侧分布的接地模块(5)的数量与所述第三降阻布(3)的一侧和另一侧分布的接地模块(5)的数量相同。

5.根据权利要求1所述的一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置，其特征在于，所述第一降阻布(1)、第二降阻布(2)和第三降阻布(3)上表面敷的接地带(4)的中线分别与对应的所述第一降阻布(1)、第二降阻布(2)和第三降阻布(3)的中线重合。

6.根据权利要求1所述的一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置，其特征在于，所述接地极(6)向下的一端设置为倒锥形。

7.根据权利要求1～6任一项所述的一种用于高土壤电阻率区域配电网的石墨基柔性接地装置，其特征在于，所述第一降阻布(1)、第二降阻布(2)和第三降阻布(3)为石墨基柔性降阻布；所述接地带(4)为石墨基柔性接地带；所述接地模块(5)为石墨基柔性接地模块；所述接地极(6)为柔性离子接地极；所述接地引下线(7)为柔性石墨接地引下线。

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