一种适用于GIL接地系统的接地装置的制作方法

本发明属于隧道输电接地，尤其涉及一种适用于gil接地系统的接地装置。

背景技术：

1、随着我国电力系统电压等级的不断提高，气体绝缘输电线路(gas-insulatedtransmission lines，gil)因具有电压等级高、传输容量大、可靠性高、环境适应能力强等优点，在电力系统中得到越来越广泛的应用。与易受大气环境影响、占地空间大、绝缘安全距离长的架空线相比，gil系统由于采用管道密封绝缘，通常具有不受恶劣气候和特殊地形等环境因素的影响、不受外界环境干扰以及建在地下不影响地面建设等优点。

2、gil中金属外壳和管状导体同轴布置，当管状导体中有电流流过时，会在金属外壳中产生感应电流，即外壳环流。gil外壳环流具有一定负面作用：一是影响系统的输送容量，正常运行时，外壳环流值与导线负荷电流基本上为同一数量级，产生很大的环流损耗；二是损耗发热，外壳环流超过一定值时，发热超过外壳的热容量，导致局部发热，加速绝缘部分的老化，在gil中有很多电子器件，其工作条件比较苛刻，高温环境对其安全稳定运行会产生一定影响。外壳环流会造成一定的壳体电位，这决定了人在管廊内部接触到壳体时，其手接触到外壳的部位与脚底地面之间的对地电位，电位过高则威胁人身安全。

3、为了减少环流的影响，将gil外壳多点接地，接地引线一端与壳体相连，另一端与管廊内接地干线相连，干线再和两终端场地网相连接，沿线外壳电位分布不均匀，会呈现出类似于u形的分布趋势，电位的最大值和最小值之间的差距较大。且由于外壳环流路径是从一个接地点经过壳体流到另一个接地点入地后，再通过大地形成环流回路，实际电流的流向与环流的路径方向一致，越靠近端部接地点，入地电流的值会高。

4、通过分析接地参数对gil接地系统性能的影响可知：增大接地引线阻抗会使gil外壳环流幅值得到抑制，但壳体电位幅值也会相应的升高；减小接地引线阻抗能够降低壳体电位，但是外壳环流又会相应增大。所以，在对接地系统的性能做综合优化时，需要同时兼顾壳体环流和壳体电位幅值这两个指标，通过电流传感器和电压传感器实现gil导线外壳环流和壳体电位的在线监测，对电流和电压信号进行处理之后，考虑二者的权重比，通过优化算法得出最适配的电阻值。因此，针对目前gil输电线路接地的特点以及存在的问题，有必要对其接地进行系统的研究，设计一种适用于gil接地系统的接地装置。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种适用于gil接地系统的接地装置，解决了gil输电过程中外壳环流过大、壳体电位过高引起的损耗以及安全问题。

2、为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

3、本方案提供一种适用于gil接地系统的接地装置，包括系统主控中心、分别与所述系统主控中心连接的外壳环流和壳体电位采集处理模块、可调电阻模块以及电压电流基准模块；

4、所述系统主控中心，用于将处理后的电压电流信号发送至电压电流基准模块，并将经电压电流基准模块调优后的电压电流信号发送至可调电阻模块；

5、所述外壳环流和壳体电位采集处理模块，用于采集并处理gil金属外壳的电压电流信号，并将处理后的电压电流信号发送至系统主控中心；

6、所述可调电阻模块，用于改变调优后的电压电流信号的阻值，以对gil外壳环流和壳体电位进行控制；

7、所述电压电流基准模块，用于根据不同的线路和工况设置电压电流信号的基准值，对电压电流信号进行调优处理。

8、进一步地，所述可调电阻模块包括直线电机、滑动变阻器、导轨、电机动子、电机定子、操作台、滑片、电阻丝、变阻器金属杆、位置传感器、第一接线柱、第二接线柱、第三接线柱、第四接线柱、通信单元、执行单元(60316)以及位置回馈单元；

9、所述第一接线柱以及第四接线柱均位于滑动变阻器的两侧，所述第二接线柱、第三接线柱、滑片、变阻器金属杆均与电阻丝相连，所述滑片在变阻器金属杆上滑动以改变电阻丝的阻值，所述电机动子与操作台附在电机定子上，并与滑片相连，所述电机动子和电机定子驱动操作台沿导轨作直线运动，所述位置传感器附在操作台上，所述直线电机位于电机定子下方；

10、所述通信单元、执行单元以及位置回馈单元集成于芯片上，该芯片位于操作台上，所述通信单元接收位置传感器获取的操作台位置信息，利用执行单元控制电机动子推动滑片，改变接地电阻的阻值，调节gil的壳体电压和外壳电流，并利用位置回馈单元跟踪可调电阻阻值。

11、再进一步地，所述gil金属外壳连接有若干个接地引线的一端，各接地引线的另一端连接有接地干线，各接地引线与接地装置串联，所述gil金属外壳通过接地干线连接有两端终端接地网，其中，所述gil接地系统分为n段，所述接地引线为n+1条。

12、本发明的有益效果：

13、(1)本发明在接地引线中引入接地装置，对gil外壳环流和壳体电位的监测，通过对电流和电压信号处理，实时控制可调电阻模块，使电流和电压在预期值范围内。

14、(2)本发明针对gil输电过程中，管状导体中有电流流过时，会在金属外壳中产生外壳环流，与之对应的是壳体电位，通过控制能够直接对可调电阻装置进行调节，避免了传统接地装置在阻值上的固定性，也避免了切换电阻变化的不连续性和不稳定性，大大提高了系统精确度。

15、(3)本发明使用总线方式进行通信时，接地装置采用了串行通信协议，可有效抑制传输中受到干扰发生数据传输错误的情况；同时采用该方式进行传输可扩展性好，总线上可挂接多个从机进行通信；采用了模块化的设计方式，具有良好的规范性，同时每种模块的数据处理方式均有较为成熟的设计，系统性能较好。存储器在掉电后仍能保存数据，每次系统重新启动都能保留之前的记忆，使得整个系统在运行中不断进行自我优化，电阻的调节精度和速度也得到不断提高。

16、(4)本发明综合考虑了外壳环流和壳体电位，克服了接地阻抗过高时虽对外壳环流的抑制效果较好，而壳体电位会因为高阻抗难以泄放的问题，有效地抑制了gil输电过程中的外壳环流、降低了壳体电位，使电压和电流分布均匀；解决了因外壳环流峰值大、均匀度差导致的异常磨损和绝缘击穿问题，同时抑制了壳体电压，提高了gil输电的安全性和稳定性。

技术特征：

1.一种适用于gil接地系统的接地装置，其特征在于，包括系统主控中心(601)、分别与所述系统主控中心(601)连接的外壳环流和壳体电位采集处理模块(602)、可调电阻模块(603)以及电压电流基准模块(604)；

2.根据权利要求1所述的适用于gil接地系统的接地装置，其特征在于，所述可调电阻模块(603)包括直线电机(6031)、滑动变阻器(6032)、导轨(6033)、电机动子(6034)、电机定子(6035)、操作台(6036)、滑片(6037)、电阻丝(6038)、变阻器金属杆(6039)、位置传感器(60310)、第一接线柱(60311)、第二接线柱(60312)、第三接线柱(60313)、第四接线柱(60314)、通信单元(60315)、执行单元(60316)以及位置回馈单元(60317)；

3.根据权利要求2所述的适用于gil接地系统的接地装置，其特征在于，所述gil金属外壳(1)连接有若干个接地引线(4)的一端，各接地引线(4)的另一端连接有接地干线(5)，各接地引线与接地装置(6)串联，所述gil金属外壳(1)通过接地干线(5)连接有两端终端接地网(3)，其中，所述gil接地系统分为n段，所述接地引线(4)为n+1条。

技术总结
本发明提供了一种适用于GIL接地系统的接地装置，属于隧道输电接地技术领域，所述接地装置包括外壳环流和壳体电位采集处理模块、可调电阻模型以及电压电流基准模块。本发明综合考虑外壳环流和壳体电位，实时调节接地电阻的阻值，能够有效抑制外壳环流、降低壳体电位，使各区段壳体电位尽可能均匀分布，从而减少线路损耗，维护工作人员的人身安全，避免外壳绝缘老化或绝缘击穿、电子器件损坏等问题，对GIL的安全稳定运行具有重要意义。

技术研发人员：范荣全,张全明,曾文慧,邹斌,张文涛,任志超,罗毅,张玉鸿,刘晓宇,许文杰,唐杨,李果,范佳媛,吕俊杰
受保护的技术使用者：国网四川省电力公司经济技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13