专利名称：突波吸收接地系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及以电荷中和理论为基础的接地技术，特别是一种能满足电气接地和电涌冲击接地需求的突波吸收接地系统。
背景技术：
接地是一门古老而全新的技术，无论是把大地作为电气回路，还是把大地作为电荷吸收器皿，均要做良好的接地，以确保人身安全及设备的安全运行。传统的接地是用金属材料敷设在地中，称为接地装置，近一个世际以来，人类在欧姆定律的基础上，以线性状态下的电压、电流理论，指导发展接地系统，现有接地技术以追求较低的接地电阻为目的。然而，通过实践和研究发现，以现有技术制做的接地系统存在以下之不足1、现有接地技术是把大地和雷云构思为云地电容，把接地装置作为引线，且在大地接闪时，设定云地电容放电产生回路电流，由于接地装置与大地的接触界面上存在瓶颈效应，当冲击电涌到达时，形成地电位上升(附图一)，并通过接地引下线反击被保护系统，造成危害。近年来国内推荐的等电位接地系统，也无法从根本上解决因地电位提高所造成的反击现象；2、其理论计算方式较多、且复杂，实际操作性不强，特别是在土壤电阻率≥1000Ω.m的高阻地区，以现有接地技术无法将接地电阻降到较低水平；3、现有接地系统，根据其功能要求可分为电涌冲击接地和电气接地。电涌冲击接地主要包括避雷针接闪雷电电流、感应电涌及电网系统内因“过错”造成的过电压电涌的接地；电气接地主要包括电气回路(也称工作接地)、静电保护、逻辑电路基准的接地。现代接地技术要求避雷针接闪雷电的接地(电涌冲击接地)与电气回路的接地(电气接地)分置，分置间距理论上为无限远且无相互干挠。然而，在实施的过程中，因地理条件、安装成本、环境容量及接地极有效长度的技术条件限制，很难做到具有实际意义上的分置；4、现有接地系统的测量方式，不能正确、有效的判定在冲击电流条件下的接地状况。
为了解决上述之难题，人类虽经过了慢长的探寻历程，至今仍是一项世界性的难题。
发明内容
本实用新型根据电荷中合放电、传导原理，利用地球导电性和巨大的电容器机能，提供一种在一套接地统中采用先吸收、再泄放的技术方案实现电气接地和电涌冲击接地两种功能，且在各种土壤电阻率的环境中均有良好的接地效果的突波吸收接地系统，目的是克服现有技术之不足，使所述系统具有地电位低、设计简单、安装方便、检测准确、工作可靠及制作成本低，特别适用于高山台站接地的优点。
本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现突波吸收接地系统，主要由接闪引下线、回路引下线、电涌引下线、接地网板、接地极板、地电位限制装置和零电位接地极、远端接地装置组成，其技术与现有技术根本不同的是在大地中设置接地网板和地电位限制装置，接地网板和地电位限制装置与雷云构成以空气、土壤为介质的云地电容器，大地为电荷容器，由于介质的效应，接地网板可集聚大量的异性电荷，当云地间的电场强度达到一定程度时，空气介质发生电离，接地网板与雷云构成以空气为介质的电容器击穿，雷云电荷通过避雷针接闪，经接闪引下线与接地网板所带相反电荷急剧中合，实现雷电流波头的吸收。
上述中，地电位限制装置由上极板、下极板、介质构成电容器，放电极与下极板构成放电限压器，其中，地电位限制装置的一端与接地网板相连，另一端通过接地极板与远端零电位极相连，当雷电续波和尾波冲击电流、SPD(电涌保护器)电涌电流泄放引起的接地网板与接地极板间的电位差达到一定值时，触发地电位限制装置放电，实现电涌冲击电流的吸收泄放，并把地电位抑制在较低幅值上。
上述中，由地电位限制装置和零电位接地极、远端接地装置组成工频接地回路和静电接地回路，如供电系统中发生短路电流及因“过错”造成的过电压电涌电流，可通过地电位限制装置吸收、泄放，使地电位基准保持相对稳定。
图1为现有技术中雷击时模拟电路图；图2为本实用新型突波吸收接地系统原理示意图；图3为本实用新型突波吸收接地系统近似模拟电路图；
图4为本实用新型地电位限制装置结构示意图。
本实用新型提供的突波吸收接地系统，克服了现有技术之不足，在一套接地统中采用先吸收、再泄放的技术方案实现电气接地和电涌冲击接地两种功能，且在各种土壤电阻率的环境中均有良好的接地效果。与现有技术根本不同的是在大地中设置接地网板和地电位限制装置，当云地间的电场强度大到一定程度时，空气介质发生电离，雷云电荷与接地网板所带相反电荷急剧中合，实现雷电流波头的吸收。当雷电续波和尾波冲击电流、SPD电涌电流泄放引起的接地网板与接地极板间的电位差达到一定值时，即触发地电位限制装置放电，实现电涌电流的吸收泄放，并把地电位抑制在较低幅值上。
具体实施方式
如图2所示的突波吸收接地系统，主要由接闪引下线1、回路引下线7、电涌引下线8、接地网板4、地电位限制装置3和零电位接地极9、远端接地装置10组成，其技术措施是在大地16中设置接地网板4和地电位限制装置3，当云地间的电场强度大到一定程度时，空气介质发生电离，接地网板4与雷云构成以空气为介质的电容器击穿，雷云电荷通过避雷针14接闪，经接闪引下线1与接地网板4所带相反电荷急剧中合，实现雷电流波头的吸收。
上述中，地电位限制装置3(如图4所示)由上极板12、下极板13、介质5构成电容器，放电极6与上极板12、下极板13构成放电限压器，其中，地电位限制装置3的一端与接地网板4相连，另一端通过接地极板2经连接件11与远端零电位极9相连，当雷电续波和尾波冲击电流、SPD 15电涌电流泄放引起的接地网板4与接地极板2之间的电位差达到一定值时，即触发地电位限制装置3放电，实现电涌电流的吸收泄放，并把地电位抑制在较低幅值上。
上述中，由地电位限制装置3、零电位接地极9、远端接地装置10组成工频接地回路和静电接地回路，如供电系统中发生短路电流和因“过错”造成的过电压电涌电流，可通过地电位限制装置3吸收、泄放，使地电位基准保持相对稳定。
以下根据图3所示的突波吸收接地系统近似模拟电路图进行原理说明突波吸收接地系统之技术关键是在一套接地统中采用先吸收、再泄放的技术方案实现电涌冲击接地和电气接地的两种功能，其分述如下1、电涌冲击接地作为导体的地球几乎持有无限大的电容，当雷云接近大地时，雷云与大地形成以空气为介质的电容器C1，其电场强度满足以下方程式E1=Qϵ-ϵ1·1A---1.1]]>Q----接地网板的电荷量ε1---空气介电常数A---接地网板等效接地面积接地网板与接地极板形成以人造物为介质的电容器C2，其电场强度满足以下方程式
E2=Qϵ0ϵ2·1A---1.2]]>Q----接地网板的电荷量ε2---人造物介电常数A---接地网板等效接地面积突波吸收接地系统的工作分吸收、泄放二个过程进行第一、当云地间的电场强度大到一定程度时，云地电容器C1击穿，相当开关K闭合，C1所带相反电荷经电阻为R1的通道急剧中合，实现雷电流波头的吸收，，并满足以下方程式IioR1+VC1＝0解方程得V1=V10e-tR1C1---1.3]]>该过程接地网板与大地无限远端端零电位点构成的回路中仅有一定的漏电流，其地电位为E2dd-----接地网板至地面距离当雷电进一步发展，其主要成分为续波及感应点电涌电流Ii＝I1+I2接地网板电压为Vi＝IiRi由半空间网状接地体的接地电阻公式得Ri=ρ4π/A]]>ρ---土壤接地电阻率地电位为
Vi=ρ4π/A(∫dq1dt+∫dq2dt)t---1.4]]>根据1.4式，由雷电续波电流、SPD电涌电流泄放引起的接地网板与接地极板间的电位差达到一定值时，即触发地电压限制装置(P)放电，实现雷电续波和尾波电流、SPD电涌电流的吸收泄放，并把地电位抑制在较低幅值上，并满足以下方程式V2=V20e-tRiC2---1.5]]>2、电气接地地球具有导电性和电位的稳定性，由于静态接地的电流主要以工频电流的方式传导，若采用金属导体作为零电位接地极，理论上不受有效长度的技术条件的限制，可引至远端零电位接地点，以实现回路传导及电位的稳定，如供电系统中有短路电流、误操作电涌电流发生，可通过C2吸收、泄放。
3、上述的突波吸收接地系统在理论上可定义为接地网板4的等效面积与电流陡度、埋层深度、及电涌电流持续时间成正比，与地电位限制装置3的导通电压、土壤介电常数成反比，并满足以下方程式A=1ϵdqdtdV2t---3.1]]> —雷电流陡度d-----接地网板至地面距离t------电涌电流持续时间
ε—土壤介电常数(与土壤电阻率相关的参数)根据模拟电路的认证，本实用新型具有较强的实用价值。
权利要求1.一种突波吸收接地系统，其特征是所述系统由接闪引下线(1)、回路引下线(7)、电涌引下线(8)、接地网板(4)、接地极板(2)、地电位限制装置(3)和零电位接地极(9)、远端接地装置(10)组成，在大地中设置接地网板(4)和地电位限制装置(3)，接地网板(4)和地电位限制装置(3)与雷云构成以空气、土壤为介质的云地电容器，雷云电荷通过避雷针(14)接闪，经接闪引下线(1)与接地网板(4)相连。
2.根据权利要求1所述的突波吸收接地系统，其特征是所述地电位限制装置(3)由上极板(12)、下极板(13)、介质(5)、放电极(6)组成；其中上极板(12)、下极板(13)、介质(5)构成电容器，放电极(6)与上极板(12)、下极板(13)构成放电限压器；地电位限制装置(3)的一端与接地网板(4)相连，另一端通过接地极板(2)经连接件(11)与远端零电位极(9)相连。
3.根据权利要求2所述的突波吸收接地系统，其特征是用以吸收泄放由雷电续波和尾波冲击电流、SPD电涌电流泄放引起的电涌冲击电流、并把地电位抑制在较低幅值上的地电位限制装置(3)设置在接地网板(4)与接地极板(2)之间，其放电极(6)设置在地电位限制装置的介质(5)中。
4.根据权利要求1或2所述的突波吸收接地系统，其特征是由地电位限制装置(3)和零电位接地极(9)、远端接地装置(10)组成工频接地回路和静电接地回路，用以吸收、泄放供电系统中发生短路电流及过电压电涌电流，使地电位基准保持相对稳定。
专利摘要一种突波吸收接地系统，由接闪引下线1、回路引下线7、电涌引下线8、接地网板4、接地极板2、地电位限制装置3和零电位接地极9、远端接地装置10组成，在大地中设置接地网板4和地电位限制装置3，接地网板4和地电位限制装置3与雷云构成云地电容，雷云电荷通过避雷针14接闪，经接闪引下线1与接地网板所带相反电荷急剧中合，实现雷电流波头的吸收。本实用新型在一套接地统中采用先吸收、再泄放的技术方案实现了电气接地和电涌冲击接地两种功能，雷电流波头的吸收后，当雷电续波和尾波冲击电流、SPD电涌电流泄放引起的接地网板与接地极板间的电位差达到一定值时，即触发地电位限制装置放电，实现电涌电流的吸收泄放，并把地电位抑制在较低幅值上。
文档编号H02H9/06GK2927440SQ20062009648
公开日2007年7月25日 申请日期2006年4月30日 优先权日2006年4月30日
发明者戴争鸣, 张生东 申请人:戴争鸣