接地电阻计算

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(一)土壤电阻率ρ

土壤电阻率是确定接地电阻的主要因素，土壤电阻率与土壤距地表的深度、土质、温度、化学成分和物理性质及其季节有关。土壤电阻率是指棱长为1cm的正立方体土壤的电阻值。在施工设计之前，必须对当地区的土壤电阻系数进行实测，然后将实测值乘

以季节系数，其计算值为：

ρ=Ψρ₀

式中：ρ₀——土壤电阻率的实测值(Ω·m)；

Ψ——季节系数(见表4－4－2)。

表4－4－2 各种土壤性质的季节系数

扁钢：

等边角钢： d=0．84b

不等边角钢：

实际工程设计中，单根垂直接地体的接地电阻多用下列简化公式计算，即：

R_d=K·ρ

式中：K——简化计算系数，表4－4－7；

表4－4－7 单根垂直接地体的简化计算系数K值

注：K值按垂直接地体长2．5m，埋深0．8m计算。

ρ——土壤电阻率(Ω·m)。

如果用单根垂直接地体打入地下，不能满足接地电阻的要求时，就用多根接地体，排成行或环形打入地下，然后用扁钢将它们连接起来，形成接地体组。由于接地体之间的屏蔽作用，接地体组的电阻值并不等于单根接地体电阻的并联值。其值为：

式中：R_d——为单根接地体的接地电阻(Ω)；

n——接地体的根数；

η——接地体组的利用系数。它由接地体的布置情况，根数与间距决定，当不考虑连接扁钢影响时，如表4－4－8所示。

表4－4－8 数设成一排的管形接地体的利用系数

注：表中数字未计入连接扁钢影响。

实际上组合接地体总是用扁钢连接起来的，扁钢对接地体当然也有屏蔽作用，由此一般要使接地电阻R_d∑增加0．1倍，即R′_d∑=1．1R_d∑，而接地体根数与不考虑扁钢的屏蔽作用时要减少10%。其接地体数目，实际工程中可按下式计算：

式中：R_d——单根接地体电阻；

R_d∑——为规程要求的接地电阻值。

2．水平接地体的接地电阻

水平接地体一般可用扁钢、圆钢等敷设而成，其接地电阻R_d∑为：

式中：L——接地体的总长度(m)；

h——接地体的埋设深度(m)；

d——水平接地体的直径或等效直径(m)；

A——水平接地体不同结构形式的系数，如表4－4－9所示。

表4－4－9 水平接地体不同结构形式的系数

3．复合接地体的接地电阻

以水平接地体为主，且边缘闭合的接地网的接地电阻R_d∑为：

式中：S——接地网的总面积(m²)；

L——接地体(包括垂直接地体)的总长度(m)；

d——水平接地体的直径(m)；

h——水平接地体的埋深(m)。

4．人工接地体的冲击接地电阻

冲击接地电阻在计算方法上和工频接地电阻是一样的，但由于雷电流在几十微秒(μs)瞬间通过接地装置向大地中散泄时，使接地装置表面电流密度和周围土壤内的电场强度显著增大，一般达8．5kV／cm时，土壤被击穿形成强烈火花放电，火花放电范围内土壤的压降显著降低接近于零，这个效应与接地装置的形式、长度、冲击电流大小和土壤电阻率等因素有关。这样在计算接地电阻时，接地体的有效长度(从引下线与接地体的连接点算起)不宜大于。因此每根放射形接地体的最大长度与土壤电阻率之间有如下关系。当土壤电阻率ρ≤100Ω·m，≤500Ω·m，≤1000Ω·m，≤2000Ω·m，时，其相应的最大长度(m)为20、40、60、80。一般工频电阻总是大于冲击电阻，它们之间的比值在1～2、3之间。

例：某变电所装有1000kVA，10／0．38kV变压器，高压侧线路为中性点不接地系统，单相接地电容电流为40A，低压侧为中性点接地系统。该地区土壤为粘土，在夏季雨过后实测得土壤电阻率ρ0=40Ω·m，试求接地体数目。

解：当高压与低压采用共同接地时，接地装置的电阻对低压要求R_d≤4Ω。经计算。两者中取其较小者，按接地装置的电阻一年中任何季节都不得大于3．0Ω。

选用Φ0、2．5m长的钢管做接地体，埋深0．75m，因当地为粘土，测量时下过雨土壤潮湿，Ψ₂=2，求得ρ值为：

ρ=Ψρ₀=2×40=80Ω·m

查得K=0．3

R_d=K·ρ=0．3×80=24Ω

根据接地装置的平面布置情况及接地体间距，大体估算出接地体根数。一般取管距D为2．5m，则有D／L=1，若初步确定n′=10，则查得η=0．6，于是

只要算得的n＜n′即为合格，否则要重新计算。