接地电阻的计算、应用、降低和设计

接地电阻的计算，应用，降低和设计本文目录：•接地电阻的应用•接地电阻的降低方法及降低接地电阻的原因•接地电阻的计算•接地电阻的设计引入一：接地电阻定义接地电阻不是指接地体本身的金属电阻（其值太小，可忽略），而是指接地电流经接地体注入大地时，在土壤中以电流场形式向远方扩散时所遇到的土壤电阻。它包括地线和接地体本身的电阻、接地体与大地之间的接触电阻以及两接地体之间大地的电阻或接地体到无限远处的大地电阻。因为前三部分电阻比最后部分要小得多，因此接地电阻主要指后者，即大地电阻。模块一：接地电阻的种类及应用模块二：接地电阻的降低（一）、接地电阻过高的危害：1、人身安全方面：接地的目的是将泄漏的电压降下来，接地电阻大通过电流就小，压降就小，反之则愈大。通过很大的电流近似短路，电压下降到几乎接近零位，这时对人的威胁即可消除，电路的控制系统即可工作，将电源切断增加了安全性。如果接地电阻很大，在线路或用电器发生电流泄漏时产生的电流近似工作电流，各系统不能有效的泄掉所产生的电压和切断电源，将对人员有很大的威胁。降低接地电阻就是为了降低危及人身安全的不利因素。当设备对地短路有很大的短路电流接地电阻大就会造成电压这个电压造成对人体的伤害。接地电阻大了还易造成跨步电压，进而危及到人身安全。2、设备安全方面：就接地网而言，它连接着全系统的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地，以及设备维护检修时的一些临时接地。如果接地电阻较大，在发生系统接地故障或其他大电流人地时，可能造成地电位异常升高，造成接地系统电位分布不均，局部电位超过规定的安全值，轻则导致监测或控制设备发生误动作或拒动，重则破坏监测设备而扩大事故，带来经济损失和社会影响。3、节约能源方面：为了防止电能的浪费，由于接地电阻的电阻与电阻串联关系，如果接地电阻很大的话，根据P=I2R,就会消耗很多多余的功率，这样就会浪费电。因此这就需要我们降低接地电阻。（二）、接地电阻的降低方法(共九种方法）对于接地电阻的降低方法，根据技术设计、工程施工管理经验，目前采取的方法主要有以下几种：1更换土壤这种方法是采用电阻率较低的土壤(如：粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤，置换范围在接地体周围0.5m以内和接地体的1/3处。但这种取土置换方法对人力和工时耗费都较大。2人工处理土壤(对土壤进行化学处理)在接地体周围土壤中加入化学物，如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等，提高接地体周围土壤的导电性。采用食盐，对于不同的土壤其效果也不同，如砂质粘土用食盐处理后，土壤电阻率可减小1/3～1/2，砂土的电阻率减小3/5～3/4，砂的电阻率减小7/9～7/8；对于多岩土壤，用1%食盐溶液浸渍后，其导电率可增加70%。这种方法虽然工程造价较低且效果明显，但土壤经人工处理后，会降低接地的热稳定性、加速接地体的腐蚀、减少接地体的使用年限。因此，一般来说，是在万不得以的条件下才建议采用。3深埋接地极当地下深处的土壤或水的电阻率较低时，可采取深埋接地极来降低接地电阻值。这种方法对含砂土壤最有效果。据有关资料记载，在3m深处的土壤电阻系数为100%，4m深处为75%，5m深处为60%，6m深处为60%，6.5m深处为50%，9m深处为20%，这种方法可以不考虑土壤冻结和干枯所增加的电阻系数，但施工困难，土方量大，造价高，在岩石地带困难更大。4多支外引式接地装置如接地装置附近有导电良好及不冻的河流湖泊，可采用此法。但在设计、安装时，必须考虑到连接接地极干线自身电阻所带来的影响，因此，外引式接地极长度不宜超过100m。5利用接地电阻降阻剂在接地极周围敷设了降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降低与起周围大地介质之间的接触电阻的作用，因而能在一定程度上降低接地极的接地电阻。降阻剂用于小面积的集中接地、小型接地网时，其降阻效果较为显著。降阻剂是由几种物质配制而成的化学降阻剂，是具有导电性能良好的强电解质和水分。这些强电解质和水分被网状胶体所包围，网状胶体的空格又被部分水解的胶体所填充，使它不致于随地下水和雨水而流失，因而能长期保持良好的导电作用。这是目前采用的一种较新和积极推广普及的方法。6利用水和水接触的钢筋混凝土体作为流散介质充分利用水工建筑物(水井、水池等)以及其它与水接触的混凝土内的金属体作为自然接地体，可在水下钢筋混凝土结构物内梆扎成的许多钢筋网中，选择一些纵横交叉点加以焊接，与接地网连接起来。当利用水工建筑物做为自然接地体仍不能满足要求，或者利用水工建筑物作为自然接地体有困难时，应优先在就近的水中(河水、池水等)敷设外引(人工)接地装置(水下接地网)，接地装置应敷设在水的流速不大之处或静水中，并要回填一些大石块加以固定。7采取伸长水平接地体结合工程实际运用，经过分析，结果表明，当水平接地体长度增大时，电感的影响随之增大，从而使冲击系数增大，当接地体达到一定长度后，再增加其长度，冲击接地电阻也不再下降。一般说来，水平接地体的有效长度不应大于。接地体的有效长度根据土壤电阻率确定如表1所示。8采取污水引入为了降低接地体周围土壤的电阻率，可将污水引到埋设接地体处。接地体采用钢管，在钢管上每隔20cm钻一个直径5mm的小孔，使水渗入土壤中。9采取深井接地有条件时还可采用深井接地。用钻机钻孔(也可利用勘探钻孔)，把钢管接地极打入井孔内，并向钢管内和井内灌注泥浆。小结：在确定降低高土壤电阻率地区接地电阻的具体措施时，应根据当地原有运行经验、气候状况、地形地貌的特点和土壤电阻率的高低等条件进行全面、综合分析，通过技术经济比较来确定，因地制宜地选择合理的方法。这样，既可保障线路、设备的正常运行，又可避免接地装置工程投资过高情况的发生。模块三、接地电阻的计算单根垂直接地体（棒形）：RE1≈σ/l单根水平接地体：RE1≈2σ/l多根放射形水平接地带(n≤12,每根长l≈60m):RE≈0.062σ/n+1.2环形接地带:RE≈0.6σ/√A垂直接地体根数确定：n≥RE1/ηRE垂直接地体的利用系数η值（环形敷设）电阻率的单位是欧姆·米若电阻率为1Ω·m，则表示这种导体如果长度为1m、横截面积为1平方米的导体的电阻为1欧姆。模块四：接地电阻的设计对于接地电阻在不同情况下的不同影响，所设置的接地电阻的数值也不尽相同，下面举几个例子来说明。（一）、建筑物接地电阻的设计防雷接地一般指的是建筑物直击雷防护接地系统，根据建筑物防护类别不同，分为三类，一、二类防雷建筑物每根引下线接地电阻≤10欧姆，三类建筑物要求≤30欧姆。保护接地，工作接地要求是≤4欧姆，没有综合接地这个说法或者说法不规范，应该叫共用接地，就是各种接地利用一个统一的接地装置，接地电阻按各种接地要求中最小的，一般要求≤1欧姆。（二）、变电站接地电阻阻值设计在有效接地和低电阻接地系统中，发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻宜符合下列要求：1)一般情况下，接地装置的接地电阻应符合下式R=2000/I式中：R——考虑到季节变化的最大接地电阻单位（Ω）；I——计算用的流经接地装置的入地短路电流单位（A）。采用在接地装置内、外短路时，经接地装置流入地中的最大短路电流对称分量最大值，该电流应按5～10年发展后的系统最大运行方式确定，并应考虑系统中各接地中性点间的短路电流分配，以及避雷线中分走的接地短路电流。2)当接地装置的接地电阻不符合式(5)要求时，可通过技术经济比较增大接地电阻，但不得大于5Ω，且应符合本标准6.2.2的要求。《交流电气装置的接地》（DL/T621-1997）第6.2.2条款：在有效接地和低电阻接地系统中，发电厂、变电所电气装置的接地装置，当接地电阻不符合式(5)的要求时，其人工接地网及有关电气装置还应符合以下要求：a)为防止转移电位引起的危害，对可能将接地网的高电位引向厂、所外或将低电位引向厂、所内的设施，应采取隔离措施。例如：对外的通信设备加隔离变压器；向厂、所外供电的低压线路采用架空线，其电源中性点不在厂、所内接地，改在厂、所外适当的地方接地；通向厂、所外的管道采用绝缘段，铁路轨道分别在两处加绝缘鱼尾板等等。b)考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，发电厂、变电所内的3～10kV阀式避雷器不应动作或动作后应承受被赋与的能量。c)设计接地网时，应验算接触电位差和跨步电位差。其余例子在此不做说明，详情可以参照《电力系统接地技术手册》。参考文献：•[1]陈纪纲.牵引变电所接地电阻允许值及降低接地电阻方法探讨[A].电气化铁路牵引变电所新技术年会论文集[C]•[2]潘以刚.接地电阻测试技术分析[A].2006全国电工测试技术学术交流会论文集[C]•[3]李景禄,郑瑞臣．关于接地工程中若干问题的分析和探讨．高电压技术，2006，(6)•[4]《电力系统接地技术手册》。