一梦一轮回丶
范文一：接地网接地电阻试验
接地网接地电阻试验作业指导书
1 范围
本作业指导书适用于接地网接地电阻测量，规定了接地网交接验收、预防性试验和检修过程中的接地电阻测量试验的引用标准、仪器设备要求、试验人员要求和职责、作业程序、试验结果判断方法和试验注意事项等。制定本指导书的目的是规范接地网接地电阻试验，保证试验结果的准确性，为设备运行、监督、检修提供依据。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本作业指导书的引用而成为本作业指导书的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用于本作业指导书，然而，鼓励根据本作业指导书达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本作业指导书。
DL 475 接地装置工频特性参数的测量导则
DL/T 621 交流电气装置的接地
3 工作程序:
3.1 人员要求
a)人数:一般根据被测接地网面积大小来定，整个接地网最大对角线长度超过500M，至少需10人;
b)资质:负责人必须熟悉地网测试技术;试验人员中至少有2人为电气技术工人。 3.2 设备清单和要求
接地网接地电阻测量目前常用的方法有两种:一是变频法;一是工频电压电流法。每种测量方法的设备分可共用部分和不可共用部分，可共用部分单列清单及要求，不可共用部分在每种测量方法的清单及要求中分别说明。
3.2.1 可共用的设备清单及要求:
a) 对讲机:2对;
b) 大锤子:1把;
c) 常用工具:1套;
d) 绝缘黑胶布:若干卷(视接地引线的卷数而定);
3.2.2 采用变频法的设备清单及要求
a) 变频接地电阻测试仪一套，电源须充电的设备应在测试前一天充好电;
b) 接地电极:一端为尖头，长度不小于1m，直径不小于20mm的钢管或圆钢4根;
c) 接地引线: 21) 电流极引线:铜芯绝缘外皮，截面不小于1.0mm,长度为4,5倍整个被测地网的最大对角
线长度减去整个地网中心与地网边缘之间的距离，如放线有困难或土壤较均匀时，长度至
少取2倍整个被测地网的最大对角线长度减去整个地网中心与地网边缘之间的距离; 22) 电压极引线，铜芯绝缘外皮，截面不小于1.0mm,长度为电流极引线长度的0.618倍减去整
个地网中心与地网边缘之间的距离;组成电流极引线和电压极引线的各段线应在测试前分
别测量过连通状况。
3.2.3 采用工频电压电流法的设备清单及要求
一般情况下，电流极接地电阻均可达到100Ω以下，所以下列设备均是在满足这个条件下提出的。
a) 专用的工频电压电流法测试仪:1套，工频输出电流应能达到10A及以上;
b) 如没有专用测试仪，则需要设备:
1) 单相调压器:容量不小于15kVA，1台;
2) 隔离试验变: 容量10kVA及以上，变比1kV/400V(220V),1台;
1
3) 隔离CT: 1台，0.2级;
4) 电压表:0,600V0.5级，1只;如电流极接地电阻很小，需要1只毫伏表;
5) 电流表:0,5A，0.5级，1只;
6) 两相刀闸:两只;
c)接地电极:10根及以上空心(实心)铁(钢)管，一端为尖头，每根长度不小于1m，截面直径
不小于20mm;
d)接地引线: 21) 电流极引线:铜芯绝缘外皮，截面不小于2.5mm, 长度为4,5倍整个被测地网的最大对
角线长度减去整个地网中心与地网边缘之间的距离，如放线有困难或土壤较均匀时长度至
少取2倍整个被测地网的最大对角线长度减去整个地网中心与地网边缘之间的距离; 2电压极引线:铜芯绝缘外皮，截面不小于1.0mm,长度为电流极引线长度的0.618倍减去整个
地网中心与地网边缘之间的距离;组成电流极引线和电压极引线的各段线应在测试前分别测过
连通状况;
注1:如电流接地极的接地电阻不能低于100Ω时，各设备的参数要依据该电阻值和试验电流值而定; 注2:现场应能提供220V试验电源。
3.3 作业程序
3.3.1 变频法
3.3.1.1 测试方法
采用变频法测量时，其原理接线图如图1所示。电压线与电流线相距为2m及以上，可避免互感的影响。试验电流宜为1A及以上。
3.3.1.2 试验步骤
假设被测地网的最大对角线长度为D，整个地网中心与地网边缘之间的距离为d，单位为 km。
a) 将电压极、电流极按照图1所示的方法布线，其中:
d=4D–d GC
d=4D，0.618–d; GP
2
b) 按下测试键;
c) 直接读出电阻值;
d) 记录数据后，关掉电源;改变电压极位置，使d=(4D，0.618–d) ，1.05 km; GP
e) 重复上述步骤b)、c)，测1次;
f) 记录数据后，关掉电源;改变电压极位置，使d=(4D，0.618–d) ，0.95 km; GP
g) 重复上述步骤b)、c)，再测1次;
h) 记录数据后，关掉电源;
i) 试验结束，清理现场。
3.3.1.3 注意事项
测试时，引线沿线应有专人照看，以免测试线丢失，造成测量终止。 3.3.2 工频电压电流法
3.3.2.1 测试方法
采用三极法，其试验原理接线图如图2所示，按照图2布置好接线方式，电压极引线和电流极引线
之间距离不小于2m，假设被测地网的最大对角线长度为D，整个地网中心与地网边缘之间的距离为d，
那么，d取(4D–d)，d取(4D,0.618–d) ;利用调压器和隔离升压变组成的工频电源从被测地网测点GCGP
加入一不小于10A的电流，记录此时的电压和电流数，由此便可得到接地电阻值。
3.3.2.2 试验步骤
设被测地网的最大对角线长度为D，整个地网中心与地网边缘之间的距离为d，单位为 km。
a) 将电压极、电流极按照图2所示的方法布线，其中:
d=4D–d GC
d=4D，0.618–d GP
b) 首先，在加电源前，读电压表，记录U; G0
c) 加电源，将工频交流电源的输出电流升至10A;
d) 准确读出电流表、电压表值;
e) 记录数据后，降低电源电压至零，关掉电源;
3
f) 倒电源极性，重复上述步骤b)、c)、d)、e)，再测1次;
g) 改变电压极位置，使d=(4D，0.618–d) ，1.05; GP
h) 重复上述步骤b)、c)、d)、e)，进行测量;
i) 改变电压极位置，使d=(4D，0.618–d)，0.95; GP
j) 重复上述步骤b)、c)、d)、e)，进行测量;
k) 试验结束，清理现场。
3.3.2.3 安全措施
a) 试验区域内，凡有碍于试验的其它工作务必停止;
b) 试验期间，试验区域内必须有安全监护人员;
c) 电压极引线和电流极引线沿线每100m应设一人照看，尤其是有行人和车辆通过的路口，引线
通过时必须架高，必要时装设注意安全红色标记，以确保行人和车辆安全。 3.4 试验结果判断依据
对于非直接产生的结果，包括相关的计算公式和计算方法。
3.4.1 变频法
用变频法测量时，通过改变电压极的位置，可测得3个电阻值，比较3个电阻值的变化情况是否与电压极引线离开测点距离的变化情况一致，如一致，便可确定d取(4D,0.618–d)时所测得的电阻值为GP
实测值;如不一致，须结合历史数据、实际土壤电阻率等情况进一步分析原因，以确定实测值。
发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻要求如下。
a) 一般情况下，接地装置的接地电阻应符合下式要求:
2000R ? ??????( 1 ) I
式中:
R——考虑到季节变化的最大接地电阻，Ω;
I——计算用的流经接地装置的入地短路电流，A。
公式(1)计算用流经接地装置的入地短路电流，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。
b)当接地装置的接地电阻不符合式(1)要求时，可通过技术经济比较增大接地电阻，但不得大于5Ω，
且应符合以下要求:
1)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。
2)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。
3)应核算接触电位差和跨步电位差。
3.4.2 工频电压电流法
用倒相法得到的工频接地阻值为
11222,,,R,[(U)，(U)],U ??????( 2 ) GGGGOI2
式中:
I——通过接地装置的接地电流，测试电压倒相前后保持不变;
,,,UU、——测试电压倒相前后的接地装置的对地电压; GG
U ——不加测试电压接地装置的对地电压，即零序电流在接地装置上产生的电压降。 GO
试验结果判断依据同3.4.1。
3.5 注意事项
3.5.1 测试方法注意事项
a)消除接地装置中的零序电流的影响
4
对于工频电压电流法，在不停电的条件下，由于接地装置中存在电力系统的零序电流，它会影响工频接地电阻的实测值。既可以通过增大接地装置测试电流值的办法，也可以用倒相法来减小零序电流对工频接地电阻实测值的影响。
b)消除高频干扰电压的影响
当测量用的电压线较长时，电压线上可能出现广播电磁场等交变电磁场产生的干扰电压。如果用有效值电压表测量电压，则电压表的指示值要受高频干扰
c)消除输电线的避雷线的影响
在许多变电所中，输电线的避雷线是与变电所的接地装置相连，这会影响变电所接地电阻的实测值。因此，在测量前，应将避雷线与变电所接地装置的电连接断开。
d)尽量增大工频电压电流法中的测试电流
通过接地装置的测试电流大，则接地装置中的零序电流和干扰电压对测量结果的影响就小。为了减小工频接地电阻实测值的误差，通过接地装置的测试电流不宜小于10A。为了得到较大的测试电流，一般要求电流极的接地电阻不大于100,。
e)避免运行中的输电线路的影响
尽可能使测量线远离运行中的输电线路或与其垂直，以减小干扰影响。
f)避免河流、地下管道等导电体
测量电极的布置要避开河流、水渠、地下管道等。
g)不能在雨后立即进行测试
h)应记录测试时的环境温度
i)应用高阻电压表测电压
3.5.2 判断方法注意事项
a) 电压极分别在三个不同位置时测得的视在电阻变化情况应与电压极引线距离变化趋势保持一
致。
b) 正常情况下，测得的接地网阻值应与历史数据比较接近，且与根据地网面积和土壤电阻率的估
算值接近。
4 原始记录与正式报告
4.1 对原始记录与正式报告的要求
a) 原始记录的填写要字迹清晰、完整、准确，不得随意涂改，不得留有空白，并在原始记录上注
明使用的仪器设备名称及编号。
b) 当记录表格出现某些“表格”确无数据记录时，可用“/”表示此格无数据。
c) 若确属笔误，出现记录错误时，允许用“单线划改”，并要求更改者在更改旁边签名。
d) 原始记录应由纪录人员和审核人员二级审核签字;试验报告应由拟稿人员、审核人员、批准人
员三级审核签字。
e) 原始记录的记录人与审核人不得是同一人，正式报告的拟稿人与审核/批准人不得是同一人。
f) 原始记录及试验报告应按规定存档。
4.2 试验原始记录的内容及格式
试验原始记录的内容及格式参考附录A。
5
附录 A
(资料性附录)
地网接地电阻试验原始记录 标识与编号
单位 试验地点 试验负责人 试验日期 试验参加人 试验温度 审 核 记 录 使用设备
接地网概况 测点位置
引出方向
地网、引线示意图:
接地电阻测量结果:
p1—p2x距离(km) 阻值(,) 备注 电压极位置
p1—p20
p1—p21
p1—p22
????????
6
范文二：[doc] 再论计算接地网接地电阻的一种公式
再论计算接地网接地电阻的一种公式
再论计算接地网接地电阻的一种公式
广西电力工业局王洪泽
内容提要作者在文献:2中绗出了计算接地网接地电阻的一种公式.文献[8)指出它的计算误差
偏太,特别是对矩形接地网,其误差可达25以上I本文对谈公式产生误差的主要原因进行了分析并提出
了改进公式,其计算误差无论对正方形或矩形接地周都很小.本文还对计算圆扳接地电阻的E.D.Sunde
公式进行了改进,使其应用范围扩太.
一
,问题的提出
我国接地规程推荐下到公式计算接地网的接地电阻”:
?R一×+In(1)
式中,R一接地网的接地电阻(Q):s一接地阿的面积(n);
L一接地导体的总长瘦(11”I);d一接地导体的直径或等效直径(11”I);
h一接地刚的埋设深度(131);p一土壤电阻率(Q-m).
本文作者在计算中发现,式(1)的计算值与国外计算机程序赞:法(有限元法)的计算
结果比较,大大偏高,并于i979年推导出下列接地网电阻公式[:
R=—(..+一7},)十一一ln—丽一(2)
式(2)比式(1)的计算值更准确.文献)已验证计算表明:对正方形接地网,其
计算结果与苏联农电科学院的计算机算法以及加拿大的达瓦利比一米克海德卡计算机算法比
较,误差通常小于5%;文献()验证计算结果也证实这一点,见表1.
表1正方形接地周的电阻
接地两R寸均压带根数Rc公式(1)公式(2)
(m×m)(n×n)(O)R(o)I&()lR(o)?6()
5×52×28.7890.2l74.8Bl8.578—2.40
I
io×1o3×84.4685.i32l4.864.4940.58
20×2o5×52.2322.6l8l7.292.3083.41
30×307×71.4831.72516.31I1.5444.11
40x4o9×01.io91.276l5.05I1.1574.33
50×50ii×ilo.8851.O0目14.0l10.9234.2g
80×80i7×l70.5490.6l411.84?0.5724.19
注;1,d=0.02m,h=0.8m,p=100O?}
2,Rc表示计算机程序(边界元法)计算的电阻值L,下同.
广西电力挂木19gO年39
/
从表l可见,公式(1)比公式(2)的谋差6(%)要大2—4倍.式(1)误差大
的原因,文献[3)指出三点:(1)采用了和圆环等周长的方框作插值的上限,致使上限
值过高;(2)圆板接地电阻的理论公式中未计入埋深的影响,因此下限值也信高;(3)
更主要的是线陛内插不能正确反映接地网电阻随均压带增加而迅速下降的趋势.
文献0指出式(2)误差降低的原[冀是式(2)在推导中,圆环接地电阻的理论公式
的对数政捌丁面烈表达的方式,即
l=【:=
2L1n=r一(1n备+lnl6)(3)
式中,r为圆环的半径(m):L为圆环的周长(m).这就使等值方环接地体坶电阻(内插的
上限)得到降i氐在圆板接地电阻的理论公式中又手虑了埋深的影:晌,即取E.D.Sund~
公式
R:pf1,
(4)
使插值的下限【红得到了洚低,因此,由式(2)计算所得电阻值较式(1)有较大的降低.
但由于线i生插值的采,结果仍然偏高上述公式在用于矩形接地网的
计算时,误差更
大.
二,公式(2)误差原因的进一步分析
文献(3]对式(2)的上述分析基本上是正确的.除此Y-#f-,本文认为式(2)偏整
较_夫的原因还有下述儿点:
(1)由于式(2)没有考虑接地刚的长崖对宽度的比值变化的影响,因而对矩形接地
刚的计算结粜出较大的误差.
(2)线陛内插时没有考虑圆板蟮度的影响,因为森德公式只适埘于几何薄板的情
况.
(3)E.D.Suade(森德)公式(4)固有缺点的影响.本文作者研究的结果表
明,森德公式在h//f?0.05时,其计算值开始偏低.这一缺点不殂使线性插值公式而且
【扭会使非线性插值公式在某些情况下出现较大的计算误差.例如,文献[3)用森德公式
(4),借助于汁算机程序(边界元法)计算的大量结果,用计算机进行非线性l插,求得
计算矩形(包括正方形)接地网电阻的公式如下:
R一(Rz-Rr)(呈)<5)
其中(Pb
)一【1n__一-0.6】
R,=(R,R..)2)】+R..
轰2公式(s),(7)和Ll1)韵计算误整比较
Rc(o)公式(5)公式
8.250—1?98I
————
一一一
I
7.704—5.52I
l7.368—7.90l?
…——————一
r——
7?175}一8?54?
注tP:IOOQ?}d=0.02mJh=0.6m.
Rz=(Ib
R..=“)
B=(L1OOab
一
【n
[1一
a=
()…5
i0×10(m)
(?旦+11dhJ
一一—垦旦——一1
???a十b)J
式j,a一矩形接地嗣的长边(m):b一矩形接地的宽边或短边(m).
对S一5x5(mz)和10Xl0t111z),埋潭h=0,6m的正方形接地翻式(5)的汁
算结果列入表2.从表2可见当比值h/~/?0o5H,1-,式(5)的计算值对标准值Rc的
负误差开始增大对5x5(m),埋深为0.6m的正方形接地网,由于h/?S0.6/
~/百i—=o,t2>O,05,其计算误差高达一8.54%正如文献.所指出的.因为这时已不
能满足森德公式(41中r>>h的条件.所以,这时非线性插值法得出的公式(5)【j王不能
保证高精确度.
三,对森德公式的分析与改进
由于森德公式的适用范围不能满足实用按地工程的要求,此,作者在文献[4]中采
用适用范围更广的圆板接地电阻理沱公式,即美国电气工程师会(80)号导则所推荐的公式
R:(1+l_一1(6)
与圆环接地电阻理沧公式(3)进厅线性内插,从而得出了下列汁算接地网电阻的准确公
式
R(+Lp)4-
o
_r【n(),广](7)
十,,/a6一l十一
K=0.
22—0.Ol3,(,?8)
式中.s=a/b一矩形接地网的长边a对其宽边b的比值,简称长宽比.
式(7)不仅对大中型接地网的计算误差很小,对小型接地网的计算误差也很小.从表
2可见.对s=5×5(m.)的正方形接地网,线性内插公式(7)的误差比非线性内插公
式(5)的误差小得多.这从反面再次证明上节中第(3)点的分析是正确的.显然,下述
推论应当是可信的:假若我们对森德式进行修正,使其与式(6)恒等,则用修正后的森德
公式与式(3)进行线性内插将求得一个与式(7)准确度相当的接地网电阻公式.
从原则上说,公式(4)的修正模型可以怔意选择.本文选取下列模型进行修正.
R:!f1
4r
式中,X--待定系数.
令式(6)和式(8)的右边相等.从丽求出待定系数的裘达式为
x(1一I5h)
(8)
(9)
取常尉埋深h和不同的r值由式(9)可求出一系列x值.取偏差最小者.本文取x=
2.84,代入式(8)求得修正后的森德公式为
R:二(1一?},)(10)
对S=5×5(m.)一2oo×200(m)的正方形板,取p=l00Q?Ill,h一0.6m时,式
(4).(6)和(10)求出的接地电阻列入表3.从表3可见,当S一5×5(?.)时,
式(4)对式(6)的偏差6(%1=一l1.58%.而修正后的公式(10)的偏差已降至
b(%)=一2.ol%.与式(6)更为接近.
表5式(4)和(10)对式(6)的计算偏差
Rc.lII(Q)\.5×5{10×lo2o×20150x501.o×l0o200×2o0
,藕,,【{1.
式(6)l7.3o83.96o2.o8410.864『0.437lo.220一——,—,,一
I——一一——————
式(1o)I?l6l4-0..f-09o?8曲J0.439.0.2Z0
6()1—2-ol】1.16】.200.581o.46.——一——————
I一——}————l————j,
式?{)J6.4623.83112.0660.8621o.43710.220
?6()I—l1.58l一_3.26一o.86}一..23l.Io
l2
四,日刁式(3)和(10)推导的线性内插公式
考虑接地网长宽比的影响.类似于文献[4]
的森德公式(1o)进行线性内插(推导过程略)
的表达式如下:
的方法,我们用圆环公式(3)与修改后
所得出的矩形(包括正方形)按地网电阻
R=KoP(1一以1.6h)+(ha十)(11)
而Ko=0.44—0.014e(,?8)
公式r11)的第一项表示考虑了埋深的矩形板的接地电阻:第二项表
示矩形接地网比矩
形接地板增大的接地电阻,它还表明,当接地线的总长度L一一时矩
形接地网的接地电阻
趋近于等面积的矩形板的接地电阻.
根据第三节的分析,式(11)应与式(7)的精确度大致相当,因为线性内插时所采用
的圆板接地电阻理论公式(10)与式(6)大致相当.
1,验证正方形接地网电阻的计算偏差
表4中列入了S=20×20~200X200m的正方形接地网的接地电阻值及式(11)的计
算偏差6(%)从表4可见,式(11)对式(7)的计算偏差是很小的这证实了第三节
的分析是正确的
式(11)对小型接地阿的计算电阻的偏差列入表2中.从表2可知.式(11)对边界元
计算机算法所得出的Rc值的偏差也不大.
2,验证矩形接地网电阻的计算偏差
对h一0.6m,d=0.02m,,一2—8的矩形接地阿,用式(7)和(11)计算的接地电
阻列入表5从表5可见,式(11)对式(7)的偏差6(%)<1%,十分接近.
表4式(11)对式(7)的偏差(p=100口?m,d=0.02ra,h=0.6m)
)
2Ox2060×50200×200,
R(0)\
式(7)式(I1)8()式(7)式(1I)6()式(7)式(11)6()
——
_
3x32.5092.5270.721.1121.117O.45o.3160.317o.34
——
5x52.3062.3270.91O.9991.005o.600.274O.2750.36
一
9×g2.1722.194I.01o.9240.93O0.65O.246o.2470.4l
——
l7x172.0932.1161.100.880o.885O.57O.2300.2310.43
30×l5
45xl5
表5矩形接地霹的电阻(p二=1O0Q.m)
..一_.,………
!.6
…
35
一…!
i13×4i435l1.368l1?3800-88
一
l—19:<4一5一{10.87??
25×4855l81o.8320.8}0.84
对正方形和矩形接地网电阻的验证计算结果表明:式(11)对(7)的计算值偏差是很
小的.两式的精确度大致相当通常式(7)对边界元计算机程序?法的偏差小于2%;式
(11)的偏差小=F3%.园_此,式(7)比式(11)的计算精确度稍微高一些.式(11)的
优点是比式(7)稍微简单些,因而使用更方便些.
五,公式(11)的简化
分析计算表明,式(11)第一项所占的比例很大.第二项所占的比例较小.考虑到第二项
中圃括弧内的第二部分只是第二项的一?邗分,对接地网电阻I{韵影响很小.当~/=—
?l6h时,圆括弧内的第二部分亦即l6h/~/蕊可以忽略.但为了补偿由于忽略它可能引裂
较大的计算误羞,我们将公式(11)第一项中的系数K增大约1和,以便使误差减小到容许
的程度这样一来,式(11)可简化为一F列形式:
(1-16h+_
2-f--1n=兴(11.6h,)
+甚lhd8xlS
式中k=0.444—0.O14e
当?g-=jb??16h[刊
验式(12)的精确度.
(,?8)
式(12)的计:误差是不大的.我们用计算讥程宁算法来检
1,正方形接地网电阻的计算验证
对d=0.02m,s:l0×l0(m.)~200X200(m)的正方形接地网,均压带根数从
3
×3—17×17,埋设p=1oo0?m土壤中(h=0.6m)的接地电阻计算值列入
表6中.从
,
??
一
,,
?坫一坫,坫一坫圣I薹{,的,,?一三耋,?
寰6式(12)计算的正方}f;接地电阻及其误差
一
;?,?R.n
3x3
5x5
衰7式(12)计算的矩形接地网的电阻
地用尺寸均压带数Lh接地电阻(O)
e
a(皿)b(m)C1xnz)(m)(皿)RcR6()
40204×t2400.521.68961.70500.9I
l505O25x52oO00.830.4900.5042.86
l752520×5l6000.870.558O.5681.79
袁6可见,式(12)计算的电阻R对计算机程序算法所求得的电阻Rc的误差是不太的除1o
xl0(m.)的接地网外,误差8(%)<3骺.
必须指出;对10×10(m.)的接地网.当均压带根数为3×3时,计算误差超过3%,
达到8(%)=一4.14%.这是因为该接地网已接近式(12)使用的边界条件的缘故,即
=l0(111)?16h=16×O.6(m)=9.6(m)
2,矩形接地网电阻的计算验证
对h=0.6m,d=0.02m,e=2,3和7的矩形接地网,式(12)计算的接地电阻及其
误差如表7.
从表7可见,当满足r=?l6h条件时,式(12)求得的R值对Rc的误差小于
3%.
六结论
l本文推导的计算矩形接地网电阻的公式(11)与文献[3]的公式,即本文列出的
公式(7)相比较,计算偏差通常小于1%:与计算机程序算法求出的Rc
值比较,汁算偏
差小于S%.
2-丰文靖出的计算矩形接地网电阻的简化公式(12),与计算机程序算
法所得出的Rc
(下转第35页)
5
O
×一R
O
C
—R
SR
,
,一
n,
堋
一
一7茎fm
回路L64o(或L630)N6o0l到各保护屏端
子排的电缆拆开,分别用摇袁测壁L640对
地的绝缘电阻应符合规程的要求;然后分
别将各屏的L640短接N60O,摇测绝缘电阻
应为零,用此方法便于发现L线与N线是否
有短路,或N线接地是否可靠.
2,对新投产的电压互感器,当母线带
电后,分别测量开口三角形附加绕组
U4D=UbyD=UczD一100V左右,L64O与N
600之间的电压为iV左右.
3.为正确判别开口三角形的绕组是极
性端接地还是非极性端接地,如图2,测量
a—A问的电压U.A=U.,XD—Ux,A=i00
—
57=43~.若反过来,a端接地,则Ua.A
的电压等~UAx=57V
4若一段母线电压互感器仅供一套保
护的零序方向元件,在带负荷判别该套保护
的零序方向元件的动作行为时,最好不用
ISy,1的试验电压,在PT端子箱处将L640
(L630)的电缆接线解开,移接a端(如
图2虚线所示).人为造成i00V的零序电
压,此时.若有L640与N6OO短路的隐患,
就会产生很大的弧光,应停下检查处理.
5,正常运行中,若接于电压互感器开
口三角形的绝缘检查继电器当较长时间不
发接地信号时应检查原因因为电力系统在
接地故障时,即使不是本站的线路发生接地
故障,其绝缘检查继电器也在一定的范围内
动作发信号.
图2llokV电压互感器原理接线简图
(上接第15页)
值比较,当条件~/?S?16h得到满足时,其计算偏差通常小于3%;对常用埋深(h?O.8m)
的实用接地网,式(12)对小型接地网通常也能满足工程实用计算精度的要求(对大中型接
地网,h>0.8m通常都能满足要求).
3,本文修正后的E.D.Suade公式(10)与原公式(4)比较,对h/J~->0.05的
情况提高了计算精确度,从而扩大了sunde公式的适用范围.
参考文献
[1)电力设年接地设计挂末规程.术剥电力出版杜.1979.9.
(2]王辨泽,计算接地眄接地电阻的一计舟式.高电压枝术,1978年2.
(8]胨惠茔.进乖无法在捶地计算中的虚Jf【一一宣童屯站毫一接毫电阻的计算.高电压技术.19B3丰暑.
【4】王法泽.计算术平地同接地电阻的前叠武.高电压挂术.1g7B年
1.
【6】|F广谰.过电压置保护电力工业出版杜.1977.
35
范文三：复合接地网工频接地电阻计算书
人工接地极的接地电阻计算
工程名:
计算者:
计算时间:2016年6月28日
复合接地电阻计算:
【计算公式】：
B?1
1?4.6*h
S
ρS Re?0.213**(1?B)?ρS*(ln?5*B) 2*π*L9*h*d
a1?(3*lnL0
S?0.2)*S L0
Rn?a1*Re
【输入参数】：
土壤电阻率(ρ) = 100 (Ω.m)
水平接地极的总长度(L) = 3500 (m)
水平接地极的埋设深度(h) = 0.8 (m)
水平接地极的直径或等效直径(d) = 0.025 (m)
接地网的外缘边线总长度(L0) = 300 (m)
接地网的总面积(S) = 9000 (m^2)
【输出参数】：
等值方形接地网的接地电阻Re = 0.5 (Ω)
任意形状边缘闭合接地网的接地电阻Rn = 0.5 (Ω)
【计算过程】：
B?1
1?4.6*h
S
ρ
S = 1 / (1 + 4.6 * 0.8 / √9000) = 0.962658 Re?0.213**(1?B)?ρS*(ln?5*B) = 0.213 * 100 * (1 + 2*π*L9*h*d
0.962658) / √9000 + 100 / (2 * PI * 3500) * (ln(9000/(9 * 0.8 * 0.025)) - 5 * 0.962658)= 0.5
a1?(3*lnL0
S?0.2)*S = (3 * ln(300 / √9000) - 0.2) * √9000 / 300 = 1.028966 L0
Rn?a1*Re = 1.028966 * 0.5 = 0.5
范文四：变电站接地网工频接地电阻设计计算
变电站接地网工频接地电阻的设计计算(上)
摘 要:本文通过对现有常用变电站接地设计计算方法的论述，针对目前我国电力行业标准中关于变电站接地网接地电阻的设计计算中所存在的问题，指出了现有计算方式中基于单层均匀土壤环境下，边缘闭和接地网进行计算的局限性，以及复杂土壤环
的原因。本文通过对各种设境下设计计算的结果与工程实际施工的结果产生较大误差
计计算方法的整理，通过近50个变电站的接地网接地电阻的设计计算值与实施后测试结果的验证，提出了一种较为简单可行的对变电站在两层土壤环境下的深井接地的计算方法。
关键词:变电站接地 深井接地 设计计算
1、变电站接地参数的计算方法
变电站的接地参数包括接地电阻、接触电压、跨步电压、网孔电压及接地网上面的地表电位分布等。计算一般是基于如下原始参数进行的:
A、接地系统的形状、尺寸布置图;
B、接地系统所处土壤的特性(土壤电阻率及分层情况);
C、注入接地系统的电源特性，如电源的频幅值及波形。
接地系统接地参数的计算方法可以分为两类，一类是采用经验公式进行估算，另一类则是采用数值计算方法进行比较精确的计算。
2、接地参数的经验公式计算
采用简单的经验公式分析接地系统的接地参数是个重标准推荐的发变电站接地系统设计的方法。如IEEE的变电站接地安全导则及发变电站接地标准、我国电力行业接地标准等。采用简单的经验公式来进行发变电站接地系统的设计，其各种经验公式是基于对接地系统的近似处理，采用理论分析、数值计算及模拟试验分析得到的。
采用简单的经验公式计算接地网的接地电阻都是基于如下的近似处理得到的: A、将接地装置的几何形状进行适当的改变，以便于进行数学分析。如将水平接地网用实心圆盘来代替，然后进行适当的修正，以考虑接地网的实际结构;在我国接地标准中推荐的接地网接地电阻的计算公式则是根据圆盘和圆环的接地电阻理论公式用线性内插法分析得到的。
B、假设电流在接地系统的所有接地导体上均匀分布，这与实际情况相差较远。对于大型接地网，内部导体被外部导体屏蔽，导致电流分布不均匀。
、圆盘和圆环的接地电阻理论 3
若变电站的接地网所占面积A，则当该面积内全部铺满钢材，即地网成为一面积为A的金属板时，其接地电阻可达最小值。反之，把水平接地体减少到只剩一个勾划出地网轮廓的外框上时，接地电阻将达到最大值。如果把变电站的地网所占面积用一等值
RR的圆面积近似取代，则地网接地电阻的最小值和最大值可分别用圆盘电极和圆12
环电极的接地电阻计算公式进行估算，即:
hb4,,R,,R,， [圆盘接地电阻](1) (1)或(1)11bbbb，h482.6,
22,,64blR,ln或R,(ln，0.48) [圆环接地电阻](2) 222,hd2lhd,4b
Ab,,l,2,A其中 ,
式中 h ——埋深，m
b ——圆盘、环的等效半径，m
d ——接地导体等效直径，m
A取A=100×100(?)，d=0.02m，h=0.8m，b= =56.42m，代入上式，可得地网接地,
RR电阻的最小值=0.435Ω;最大值=0.734Ω。也就是说，即使我们把地网内全部12
0.734,0.435铺满钢材，接地电阻不过下降，这是因为内部的钢材被四周的轮,41%0.734
廓所屏蔽，电流绝大部分都是由四周的轮廓所散出的缘故。可见，在地网内铺设很多钢材，对降低接地电阻的效果是不大的。
由于R和R相差不太大，所以在估算实际的网状接地极的接地电阻时，可以用在R的121
,R基础上加修正项的方法。略去埋深h的影响，把式(1)简化为
,,,,R (3) ,,,0.44sb4AA4
这样，实际网状接地电极的接地电阻可按下式估算
,,,RR,0.44，,,0.44， (4) LAA
式中:L——接地体(包括水平与垂直的)总长度，m
,0.44—— 面积为A的金属板的接地电阻
A
,——考虑到实际地网不是金属板而引入的修正项，它比前一项要小很多。 L
式(4)也可进一步简化为:
,R,0.5 (5)………………[变电站接地网接地电阻估算公式]
A
也就是说，当ρ=100Ω.m时，为得到0.5Ω的接地电阻，接地网的面积不能小于100×100(?)
4、用内插法计算接地网的接地电阻
由于变电站的地网占地面积一般都比较大，因此短的垂直接地体对地网接地电阻所起的作用不大，又因为实际地网的结构介于圆盘和圆环之间，且圆盘和圆环的接地电阻相差又不太大，所以圆形地网的接地电阻可以用圆盘和圆环的接地电阻为基础，用内插法求出。
参照上面式(1)所给出的圆盘的接地电阻计算公式和式(2)所给出的圆环的接地电阻计算公式，把圆形地网的接地电阻计算公式内插为下面的形式
,,,,,,14A,,,,,, (6) RK1ln0.48K,，，，，,,12,,4.6h2Lhd,8A,,1，,,A,,
式中:A——圆形地网的占地面积
L——水平接地体的总长度
和—— 待定系数，可根据圆环和圆盘的接地电阻定出; KK12
注意到，当时，R应等于圆盘的接地电阻，即: L,,
,,,,,,,,,,11,,,,,,K1，,1， 1,,,,4.6h4.6h8A8A1，1，,,,,AA,,,,因此，待定系数K必定为1。 1
L,2,b,2,A当时，R应等于圆环的接地电阻，即:
,,,,,,14A4A(1，)，(ln，0.48，K),(ln，0.48)2,,,,4.6hhdhd8A4A4A
A
2,11K,,(1，),,5，(1，)因此有:24.6h4.6h21，
AA
(7)
KK16把和代入式()，即可得圆形地网的接地电阻计算公式为:12
,,4,AR,0.22(1，B)，(ln,0.452,5B)2Lhd,A
1B,其中 (8) 4.6h1，
A
5、方形和矩形地网的接地电阻
1)方形地网
,考虑到保持周长不变将圆环改变为方框后，占地面积将由原来的A缩小为，把式A4
,(8)第二项中的A用取代，再在第一项中考虑圆盘变为方板的修正后，可得方A4
形地网的接地电阻公式为:
,,AR,0.213(1，B)，(ln,5B) (9) ,2L9hdA
[DL/T621变电站接地网接地电阻计算公式];其实际上是假设接地网为正方形，因此并不适用于非方形的其他矩形接地网的接地电阻计算。
,A令 (10) ,R,(ln,5B),2L9hd
,0.213(1，B)即方形地网的接地电阻等于方板接地电阻的接地电阻加上一个修正
A
,R项，据此，矩形地网的接地电阻也可写成矩形板接地极的接地电阻和某一电阻增量之和。
a2)矩形板长宽比的地网 ,8b
a根据不同的长宽比时矩形板接地极的计算结果，当矩形板的长宽比为时，矩形,8b电极的接地电阻计算公式可以方板电极的计算公式为基础。
a,R,(0.22,0.007)(1，B) (11) bA
,R用式(11)取代式(9)右侧的第一项，保留方形地网中的函数形式，用矩形地网的面积ab取代A，即可得矩形(包括方形)地网的接地电阻计算公式为:
,,aabR,(0.22,0.007)(1，B)，(ln,5B) (12) ,b2L9hdab
1R,式中 4.6h1，
ab
a式(12)可用来计算的任何矩形地网的接地电阻，其误差一般小于?2%。 ,8b
3)任意矩形地网
在保持矩形地网的外框周长L=2(a+b)不变的情况下，改变a与b的比值，使a=b1
时，地网的接地电阻将等于方形地网的接地电阻;当 时，地网的接地电阻a/b,,
R将趋近于一个长度为L= L/2的单根水平接地体的阻值。因此矩形地网的接地电阻1z
R可在方形地网时的和单根水平接地极时的间取值，并写成下面的形式: Rzf
ab2, (13)…………[任意矩形接地网接地电阻计算公式] RRRR,,(,)()zzfL1
考虑到由地网衍生出的单根水平接地体是由矩形的两边长所合成，其直径可近似地取
为原有接地体的两倍，这样将有:
2,L1 (14) R,(ln,0.6)z,L8hd1
又考虑到方形地网的接地电阻将随所敷设的网状均压带数的增加而减小，当接地体的
总长度时，方形地网的接地电阻将等于方板电极的接地电阻R;当接地体的RL,,f
总长度L为其外框的长度L即L= L时，方形地网的接地电阻将等于方框电极的接R11f
R地电阻R。因此方形地网的接地电阻可在方形电极时的和方框电极时的和方框电2 ,极时的R 间取插值，并写成下面的形式: 2
La1R,(R,R)()，R (15) ,,f2L
R式中可近似求出为: ,
,,4h (16) R,(1,),,4AA
R则可用下式求得为: 2
2,L1R,(ln，1)2 (17) ,2Lhd1
a，bA, 取，即按周长相等的条件进行矩形和方形地网的换算，式(15)、式(16)2
和式(17)可改写为下面的形式，即:
La1R,(R,R)()，R (18) ,,f2L
,,16hR,(1,) (19) ,L,L11
2,L1 (20) R,(ln，1)2,2Lhd1
式(18)和式(13)中的α和β可根据计算机程序计算的结果拟合，它们分别为:
LL0.15,,() (21) L1
LL0.17 (22) ,,()100ab
这样即可算出任意a/b值下的矩形地网接地电阻，其误差在?2%范围内。
6、垂直接地体对地网接地电阻的影响
为了搞清垂直接地体对降低地网的总接地电阻的作用，可比较一下圆盘接地体的接地电阻和带垂直电极的圆盘接地体的接地电阻，作为圆盘下打垂直电极的极限情况。我们来计算一个厚度为a的圆盘(相当于在圆盘下一根挨一根密密麻麻地敷设长度为a的垂直电极)的接地电阻，注意到垂直电极的长度一般不超过2.5m，要比地网的等值半径小得多。因此，这一厚度为a的圆盘可以近似为半个扁球体，其短半径为a，长半径为b。在由拉麦方法所得出的椭球体的电容计算公式中，令θ=0，b=c，即可求 出扁球体的电容为:
22ba4,,,C, (23) 22ba,,2sinb
由此可得半个扁球体的接地电阻为:
22,ba,,1R,sin (24) 422b,ba2,
比较式(3)和式(24)可知，打许多密密麻麻的垂直接地体对降低接地电阻所起的作用不过为:
22RR,bba2,,134,1,sin (25) 22Rb,ba,3
表1 在大中型地网中打2.5m长的垂直接地体对降低接地电阻的作用
地网所占面积A(?) 10000 7225 6480 2500 900
模拟试验结果 - - 3.2% 5.7% 8%
理论计算结果 2.8% 3% 4% 5.2% 8.4%
表1中给出了按式(25)计算所得的，不同面积地网中垂直接地极对降低地网接地电阻所起的作用，其中地网为方形由9根×9根、40?×40?扁钢水平排列组成，垂直接地体为均匀分布的81根2.5m长接地体，表中同时列出了模拟试验的结果。模拟试验结果和计算结果非常接近，可见在大中型地网中，垂直接地体对降低接地网工频接地电阻的作用很小，约为 2%-8%。
这就是说，如果在大中型地网内密密麻麻地打许多垂直接地极，由于其互相的屏蔽作用并不能起到有效的降阻作用，因而垂直接地极只是装设在主变压器、避雷针、避雷器下面，为了加强冲击电流的扩散而装设的集中接地体。用于降阻的只是在接地网的外缘，并且垂直 接地极互相间的间距应大于垂直接地体长度的2倍。
另外，垫土层所回填的双层土壤，为了贯穿下层土壤，可用垂直极进行贯穿。为了降阻，、也可打较深的竖井，用较长的垂直极，把平面地网变为立体接地体进行降阻，这在后面要专题讨论。
7、接地系统接地参数的数值计算方法
1)、数值计算方法的发展历史
采用经验公式计算发变电站接地系统接地参数存在一定的误差，在一些情况下甚至会产生较大的误差。随着计算机的发展，各国学者将各种数值计算方法应用到接地参数的计算中来，如有限差分法、有限元法、模拟电荷法、边界元法等。采用数值计算方法，能够比较全面地考率接地网的实际结构及故障电流流散时的实际情况，既考虑到接地网不同部分导体散流的非均匀性，对于任意复杂接地网都能得到比较满意的计算结果，同时也能在技术经济上达到最优，解决了采用经验公式进行计算中的各种问题。
各种接地网的数值计算方法一般是基于恒流场的理论，任一点的电位满足拉普拉斯方程，通过将组成接地系统的导体进行分段处理，从而使计算电位的复杂积分变为求和的形式，然后通过计算各微段的自电阻和互电阻来求得接地网的泄流电流分布，从而得到所求的任一点的电位。
各种数值计算方法的不同点及其改进方法主要在于求解电阻系数与沿接地系统泄流电流分布的计算精度、计算繁杂程度、计算时间的长短及占用计算机内存的大小等方面的差别。目前随着微机技术的发展，计算机的计算速度及内存的大小已经不再是阻碍计算方法应用的主要因素，计算方法应从计算精度、与实际情况的吻合程度等方面进行改进。如考虑接地网所处土壤的分层情况，而不是只对采用等值电阻率的均匀土壤结构进行分析。
20世纪末，随着计算机技术的发展和电磁场计算技术的进步，复镜像法、基数镜像法、直接的数值计算方法广泛用于接地系统参数的计算中。在我国，接地系统的设计已从过去的简单计算过渡到采用数值分析方法来计算接地电阻、电位分布、接触电压分布和跨步电压分布。
2)、数值计算方法的理论基础
在接地参数分析中，土壤为半无限大各向同性的媒质，一般采用导电率或电阻率来表示其性能。接地系统的局部范围与交流50Hz工频电流的透入深度相比要小得多，因此可以忽略传播时间。接地系统在交流或直流下的特性可以基于恒定电流场理论进行分析。如果电流I流入埋设在地中的接地装置，根据稳定电流场理论，以无限远点为参考点，应用格林函数的原理可以得到电极泄流电流在任意一点P产生的电位为:
(26) V,G(P,Q)J(Q)dS,,S
式中J(Q)为电极表面S上点Q处的泄流电流密度，G(P，Q)是相应于电极几何形状的格林函数，对于接地参数分析问题，它代表单位电流密度流过电极表面点Q在P点产生的电位。
经接地网导体流入土壤的总泄流电流等于流入接地极的电流I:
(27) I,J(Q)dS,,S
如果忽略导体上的电压降，则可得到边界条件:
(28) V,Cr
式中C为常数。
电位梯度为:
,V,V,V,V,i，j，k (29) ,x,y,z
式中i，j，k分别为x，y，z方向的单位矢量。 电场强度为与电位梯度反向相反的矢量:
(30) E,,,V
电流密度为与电流方向一致的矢量:
(31) J,,E
这些电磁场理论的基本方程广泛用于接地参数的分析计算中。
8、双层土壤中的接地装置的接地电阻
1)、双层土壤中的半球接地体
图8.1双层土壤中的半球接地体及其镜像 图8.2双层土壤中的垂直接地体及其镜像
(接地体不穿入下层) 如图所示:埋在双层土壤结构的地表的半径为r的半球接地体及其镜像，上层土壤的电阻率为ρ，下层土壤的电阻率为ρ，上层土壤厚度为h。如果上层土壤厚度h>2r12
时，镜像电流可近似为一个集中在球心的点电流源，如果半球电极的电位用其中心点的电位表示，则利用叠加原理可得到半球接地体的电位为:
nn,,,,,IKIIK2111vr,，2,(1，2) (32) ,,,r,nh,rnk24222n1n1,,
，，K,(,,,)/,,式中。 21，12
根据接地电阻的定义可得到双层土壤中埋在地表面的半球接地体的接地电阻R为:
n,,,VrKr11 (33) R,,(1，),[1,ln(1,K)],I,4rhn2,rh,1n
分析上式我们可以看出，第一项是电阻率为ρ的均匀土壤时接地装置的接地电阻，1
即ρ=ρ，K=0时的电阻。第二项为下层土壤引入的接地电阻的附加量?R。 12
当下层土壤电阻率ρ比上层土壤电阻率ρ低时，K<>
下层土壤电阻率低于上层土壤电阻率时，半球接地体的接地电阻低于电阻率为上层土壤电阻率的均匀土壤中的半球接地体的接地电阻。
当下层土壤电阻率ρ高于上层土壤电阻率ρ时，K>0,(33)中的附加量为正，即引入21
高电阻率的下层土壤后，接地电阻将增加。K值越大，接地电阻越高。
分析表明，下层土壤的影响在K>0时比K<0时显著，因此当k值较大，即下层土壤的电阻率比上层土壤电阻率高很多倍时，用增大接地体尺寸的方法来降低接地电阻的效果是不显著的。>
2.双层土壤中垂直接地体的接地电阻
当垂直接地体不穿入下层土壤时，可以如图8.1所示设置镜像。任一对相距2ih的镜
i像2KI的电流密度δ为: i
ii (34) ,,2KI/(2L),KI/Li
如果采用中点电位法，取重点O的电位代表整个接地体的电位，则该对镜像与接地体间的互电阻R为: i
Li,,,VKdx2ih，L11ii (35) R,,,2,lni,I4,I2ih,x2,L2ih,L,L
接地体的接地电阻R为电阻率等于上层土壤电阻率的均匀土壤中的接地电阻与由于双层土壤引入的镜像对产生的互电阻之和:
,,Lih，L22i1R,(ln，Kln) (36) ,,Lrih,L22i1,
当接地体较长，或上层土壤较薄，接地体穿入下层土壤时(如图8.3所示)，上层和下层不同的土壤电阻率将导致接地体在上层土壤中的部分和下层土壤中的部分的电流密度不同。比较合理的假设是认为接地体散流的电流密度与土壤电阻率成反比。接地体在上层中部分的电流密度δ和下层中部分的电流密度δ可以由如下两式求得: 12
,,,,, (37) 1122
(38) ,h，,(L,h),I12
图8.3 双层土壤中穿入下层的垂直接地体
求得的接地体在两层土壤中部分的电流密度分别为:
,I2,, (39) 1(L,h)，h,,12
,I1,, (40) 2,(L,h)，,h12
分别对接地体处于上层土壤中的部分和处于下层土壤中的部分如图8.1那样设置镜像，可得到接地体穿入下层土壤中时的接地电阻R为:
,,,，，2L2ihL，i12 (41) RlnKln,，,,,，，,,2,,Lh,hrL2(i1)h,，，,i,1，，12
对于两层土壤中的垂直接地体，唐格Tagg建议采用下式计算其接地电阻:
n,,Knh，L1lnR, (42) ,2,L2nh,Li1,
上式没有考虑垂直接地体是否穿入下层土壤的影响。因此，巴拉特耐Blattner对上式进行了修正，提出了考虑垂直接地体长度影响的接地电阻计算公式，当接地体长度
L<>
n,,KnhLL，41R,[1，(ln)/(ln,1)] (43) ,LnhLd2,n1,
当接地体长度L>h，即接地体穿入下层时，接地体的接地电阻为:
,,,,,，，，nhLL24n12 (44) ,，,RK1ln/(ln1),,,,,L,h,，h,n,h，Ld()(22)n1,，，12,,
………………[此为穿透两层土壤的长垂直接地体的接地电阻计算公式] 式中:L——长垂直接地体的长度;h——上层土壤厚度;d——长垂直接地体的等效半径;、——上、下层土壤的土壤电阻率;n——土层数量;K——任意点的反射,1,2
系数，其取值可参照下述图解法;
3)、计算两层水平和垂直分层土壤中接地体接地电阻的图解法
在高土壤电阻率地区，土壤一般可分为多层，但对接地装置接地电阻影响较大的往往是上面两层土壤。因此可以只考虑双层土壤对接地电阻的影响。前面我们分析了两层土壤中垂直接地体接地电阻的计算公式，但计算公式比较复杂，一般需要采用计算机进行分析计算。为了便于工程设计人员的简单分析计算，达瓦利比Dawalibi提出了一种比较简单的计算方法。
对于埋在双层水平分层土壤中的垂直接地体，如果垂直接地体较短，只穿入上层土壤时，接地电阻R计算公式为:
R,R，,R (45) 1
式中R为土壤电阻率等于上层土壤电阻率的均匀土壤中垂直接地体的接地电阻，它可1
以采用前面介绍的公式进行计算，?R为考虑双层土壤时引入的接地电阻变量:
,1,R,F (46) 2,L
下层土壤电阻率大于上层土壤电阻率时?R为增加量，下层土壤电阻率小于上层土壤电阻率时?R为减小量;F为双层土壤对接地电阻的影响系数，它与土壤的反射系数K
.4中查出。 及上层土壤厚度h与垂直接地体长度L的比值h/L有关，可以从图8
图 8.4 双层土壤对垂直接地体接地电阻的影响系数F
与双层土壤的反射系数K及h/L的关系曲线 但垂直接地体穿入下层土壤中时，接地电阻R为:
R,F(R，,R) (47) 1a
式中?R为双层土壤引入的接地电阻变量。 a
举例如下:对于长度为3m的垂直接地体，上层土壤电阻率ρ为100Ω?m时不同反1射系数K及h/L对应的?R值可以从图8.5中查出。如果接地体长度L及上层土壤的a
,,R电阻率与此不同，则可按下式进行修正，修正后的为: a
/100,,11,RRR,,,,0.03, (48) aaaLL/3
图 8.5 垂直接地体长度为3m，上层土壤电阻率ρ为100Ω?m时 1
在不同反射系数K几h/L时的?R值 a如图8.6所示，长度L水平接地体埋在双层土壤的上层，埋深为d时，其接地电阻R
为:
R,R，,R (49) 1a
式中?R为双层土壤引入的接地电阻变量。 a
图 8.6 埋设在双层土壤的上层中的水平接地体 对于长度为30m的水平接地体，上层土壤电阻率ρ为100Ω?m时，不同反射系数K1
及h/L对应的?R值可以从图8.7中查出。如果接地体长度L及上层土壤的电阻率与a
此不同，则可按式(48)进行修正。
图 8.7水平接地体长度为30m，上层土壤电阻率ρ为100Ω?m时， 1
在不同反射系数K及h/L时的?R值 a
如图8.8所示，如果土壤为垂直分曾，垂直接地体埋在距离土壤分界面距离为d、电阻率为ρ的左侧土壤中。其接地电阻仍为其在电阻率ρ的均匀土壤中的接地电阻R111与考虑双层土壤引入的变量?R之和。对于垂直接地体长度为3m，在左侧土壤电阻率a
ρ为100Ω?m时在不同反射系数K及h/L对应的?R值可以从图8.9中查出。当K1a
值为负时，?R为图中相同的K的绝对值对应的?R值的负值。如果接地体长度L及aa
上层土壤的电阻率与此不同，则可按式(48)进行修正。
图 8.8 埋设在垂直分层的土壤中的垂直接地体
图 8.9 垂直接地体长度为3m，左侧土壤电阻率ρ为100Ω?m时， 1
在不同反射系数K及h/L时的?R值 a
变电站接地网工频接地电阻的设计计算(下)
西安杰邦科技有限公司 平帅 李浩谦 郭鹏
9、变电站接地系统接地电阻
一般情况下发变电站的接地装置是以外缘闭合、中间敷设若干均压导体为主的水平接地网，埋深一般为0.6,1.0m，有时加些垂直接地极，如下图所示。对于防雷接地只需要在避雷针、避雷线及避雷器的附近埋设一组垂直接地体，并将它们与水平接地网相连。
在进行发变电站接地系统的初步设计时，估计接地系统的接地电阻是确定接地系统尺寸及基本结构的基础。在均匀土壤中，由水平接地网所确定的接地电阻R的最小值可以按下式进行近似估计:
,,R, (50) 4A
式中ρ为土壤电阻率Ω?m;A为接地系统面积。
式(50)是将整个水平接地网看成是一块金属板的接地电阻，如果考虑到地网的实际结构，则接地电阻可按下式计算:
(51) R,0.5,/A
或者:
,,, (52) R,，AL4T
式中L为接地导体的总长度。 T
上式为由水平地网确定的变电站接地电阻的上限值。如果有垂直接地体与水平地网相连时，将垂直接地体的长度也考虑在L中时，得到的结果略为保守。因为一般来说，T
单位长度的垂直接地体比单位长度的水平接地体降低接地电阻更为有效。
也可以采用下式来考虑水平接地网的埋深对接地电阻的影响:
，，,,1111 (53) R,,，,，,,,,,L20120/A，hA,,T，，
式中h为水平接地网的埋深。
在采用公式(50)计算发电站接地系统的接地电阻时，应当注意该公式没有考虑基础、接地井和大型的建筑物对降低总体接地电阻的显著影响。为了考虑这些显著因素的影响，IEEE Std 80-2000中推荐采用Schwarz公式来对接地网和接地棒的接地电阻进行修正:
2RR,R1212 (54) R,R，R,2R1212
式中R为地网接地导体电阻;R为所有接地棒的接地电阻;R为地网接地导体和所有1212
接地棒之间的互阻。
,2LL,,,,GG (55) R,[ln，K,K],,,,112,,LhA,,,,G
2，，,8LL,,,,RR，， (56) R,ln,1，2Km,1,,,,,,21,2mLdA,,,,R，，
，，,,,2LL,,GG,,R,ln，K,K，1,, (57) ,,1212,,,LLA,,GR,,，，
………………[此方程组用于长垂直接地体的接地电阻计算公式] 上述式中ρ为接地网导体在其埋深h处的土壤电阻率;L为接地网导体总长，m;LGR
,,为一根接地棒平均长度，m;h慰藉地网埋深;对于埋深h的导体，对地h,dhh1
,表面的导体(h=0)，=0.5d;A为地网面积(A=ab);a为矩形地网短边长;b为矩h
形地网长边长;m为地网面积A内布置的垂直接地体数目;K、K为与接地系统几何12
尺寸相关的常数见下图;d为地网导体直径;d为接地棒直径。 12
Schwarz公式的系数K Schwarz公式的系数K 12
相似地，接地电阻的单一值，如接地井，可处理为接地电阻等于测量值的单一接地棒。另外，对于发电站，具有很多可以等效为接地棒的不同形式的多种构筑物，这时应分别计算每一构筑物的电阻。
)和式(57)进行计算如果垂直接地体长度超过接地网的等效半径，则在采用式(56
时，土壤电阻率ρ最后采用从接地棒看去的土壤视在电阻率，因为接地棒较底端处的土壤电阻率是相当重要的，大部分电流将从底端注入大地。对于右图，曲线A对应深度，r,,0.05x，1.41;曲线B对应深度为，r,0.10x，4.68;曲线h,A/10h,0AB
r,,0.05x，4.40C对应深度为h,A/6，。 C
在我国接地标准中，推荐以水平接地体为主，且边缘闭合的圆形复合接地装置的接地电阻的计算公式(9):
,,AR,0.213(1，B)，(ln,5B) (9) ,2L9hdA
[DL/T621变电站接地网接地电阻计算公式];
B,1/(1，4.6H/A)式中;L为水平接地体的总长度;d为水平接地体的直径或等效直径;h为水平接地极的埋深。
10、不均匀土壤中变电站接地系统接地电阻的计算
1)、水平接地网的接地电阻
如果上层土壤的厚度与接地网的尺寸相比较小，且ρ?ρ时，Laurent推荐采用如12
下两式来计算埋在上层的水平接地网的接地电阻:
,,,21 (58) R,，4ALG
,,21,1.6，0.6R (59) LLPG
式中L为接地网周边长;L为接地网导体总长。 PG
如果上层土壤厚度较深时，可以采用下式来考虑埋深的影响:
,,H21,1.6，0.6，,R (60) 21LLAPG
2)、由垂直接地体和接地网组成的复合接地系统的接地电阻
Nahman等通过对Schiwarz的公式进行修正得到了考虑双层土壤结构时接地系统接地电阻的计算公式。上层土壤的电阻率为ρ，下层土壤的电阻率为ρ，上层土壤的厚12度为H。当垂直接地体位于双层土壤的上层时，垂直接地体的接地电阻计算公式为:
，，,2,,,,8LL,,1RR,,,,，，Rln12KKm1,,，, (61) ,,,,21P,,,,,2mLdA,,R2,,,,，，
，，，，K,,,,/,，,及地网式中K为土壤的不均匀校正系数，它与土壤的反射系数P2121
p,H/A,，,,，,与土壤结构参书p有关。当时，参数;当时，参数2121
。 ，，p,H,h/A
土壤的不均匀校正系数K与反射系数K及地网与土壤结构参数p的关系曲线如下图所p
示。
土壤的不均匀校正系数K与反射系数K及地网与土壤结构参数p的关系曲线 p
如果垂直接地体穿透上层进入下层，则接地电阻应采用下式计算:
,,K(0)K,2,,8Lp12aa,,，， (62) R,ln,1，m,12,,,2mLd,mAR,,2
式中 :
L,L，L,/, (63) a2121
,,,L/L (64) a2Ra
L，L,L式中L和L分别为垂直接地体在上层土壤中和下层土壤中的厚度，;K12112R
,(0)为Schwarz公式的系数给出的时面积为A的水平地网的校正系数K;为Kh,01p
p,H/A水平接地体位于下层土壤时土壤不均匀校正系数，如图所示，它是参数及反射系数K的函数。
当水平地网位于上层土壤中时，水平接地网的接地电阻可以采用下式进行计算:
,,,LL，，2x,，，21,,GG1R,K，N,，KK, ( 65) ln1,,,,11rp,,,,LhAx,,，，G,,
式中N为Schwarz定义的几何参数，如下图所示。K是面积为A、埋深为h的水平接r
p,H/A地网的土壤不均匀校正系数，如图 7所示，当是，;当时，,，,,，,2121
。上式的假设条件是水平地网与所有垂直接地体具有相同的面积，垂，，p,H,h/A
直接地体上端与水平地网在同一平面上。
,p,H/A水平接地体位于下层土壤时土壤不均匀校正系数与参数及反射系数KKp
的关系曲线
几何参数N与地网面积A的长和宽之比(b/a)的关系曲线
土壤的不均匀校正系数K与反射系数K及地网与土壤结构参数p的关系曲线 r
水平接地网和垂直接地体之间的互电阻为:
,,LL2，，x，，，212aGG (66) R,，N，K,(ln)(0)121,,,,LLLAx，，GeG
L,L，L,/, (67) e1212
另外，也可以采用下面的简单计算公式来计算双层土壤中由垂直接地体和水平接地网组成的复合接地系统的接地电阻:
,,,g211R,0.443()， (68) L，mL,A2Ge
2Hg, (69)
A，nLe
当H/A,0.3，，,/,,0.5时，上式结算结果具有较高的精度。 A/L,412e
11、双层土壤中变电站接地网接地电阻的简化计算
以上为变电站接地电阻计算中的常用的所有计算方法，望探讨其应用。为探讨如何综合使用以上变电站接地电阻计算方法在实际的变电站接地电阻设计中的应用，三年里，我们以广东、广西、云南、海南地区的近50个变电站为例，进行了设计计算验证，并做了设计计算与实施后测试结果的参数汇总整理，其设计计算值与实施值的偏差较小，对变电站接地设计工作具有指导意义，可做为参考。见下表:
变电站深井接地设计施工接地电阻值对照表
工频接地电阻 工频接地电阻
变电站名称 接地深井数量
设计值 施工实测值
0.43Ω 0.41Ω 500KV云南宣威多乐变 50m;24孔
0.49Ω 0.47Ω 220KV云南曲靖尖山变 20m;17孔
0.48Ω 0.29Ω 220KV云南个旧锡都变 30m;22孔
0.48Ω 0.38Ω 220KV云南建水临安变 30m;16孔
0.49Ω 0.48Ω 110KV云南禄丰洪山变 20m;12孔
0.49Ω 0.47Ω 110KV云南大理北衙变 20m;16孔
0.48Ω 0.44Ω 110KV云南澜沧惠民变 20m;18孔
0.47Ω 0.43Ω 220KV贵州贵阳筑东变 30m;8孔
0.95Ω 0.87Ω 110KV贵州兴义围山湖变 30m;14孔
0.46Ω 0.43Ω 110KV广东恩平大槐变 30m;8孔
0.46Ω 0.47Ω 110KV广东恩平君堂变 25m;8孔
0.47Ω 0.44Ω 110KV广东恩平沙湖变 25m;8孔
0.46Ω 0.41Ω 110KV广东恩平松岭变 30m;8孔
0.39Ω 0.48Ω 110KV海南文昌文昌变 20m;8孔
0.77Ω 0.78Ω 220KV广西桂平候寨变 30m;10孔
0.95Ω 0.98Ω 220KV广西河池兴平变 50m;4孔
0.92Ω 0.88Ω 220KV广西宾阳芦圩变 30m;6孔
0.74Ω 0.72Ω 110KV广西北海那前变 20m;14孔
0.93Ω 0.91Ω 110KV广西北海丹竹变 30m;10孔
设计值与施工后实际测量值偏差较大者主要由以下三个原因造成:1)、岩土勘察报告与现场实际情况偏差较大;2)、现场土壤分布极度不均匀，现场土壤电阻率实地测量值分散度较大，计算出的土壤电阻率均值存在误差(如110KV海南文昌变);3)、地下水的水线较高，造成按设计施工后，工频接地电阻值过低(如220KV云南个旧锡都变)。
土壤电阻率的分层计算方法见上文，分层界面以各层土壤变化值最大的层界为界面。关于增设接地深井后，在考虑到接地深井对水平接地网所造成的影响的条件下，其水平接地网接地电阻的设计计算和接地深井接地电阻的设计计算方法的概要如下:
A、水平接地体的接地电阻计算:
,,，，,，，ln1,K21,,K,R,R,C;; (70) s11，，，，,，,2,H，H210
,,S,,0LS,,11，，R,0.2131，B，ln,5B,;(71) a,,3ln,0.2,,,1,,,2L9hd0LS,,S,,
1K,0.6或H/S,0.51B,;; (72) C,{rh，，1,KK,0.6或H/S,0.51，4.6
s
LS0; (73) r,(1.39ln,1.78)LS0
SK,1,,,; (74) ，，H,ln1,K,,0,22K,,
LS0; (75) ,,(6.27ln,5.09)LS0
B、长垂直接地体的接地电阻计算:
10.1R0.841K,，，，; (76) t11，RRab
2，，,,,,,,1m,,,,211,,,,,，ln/,1，1;(77) RgFq,,a00,,,,,,221,,,mLHKF,,,,,,10,,,,，，
,2R,gF; (78) b002,mL2
4，，L，LL，L，2.77h1212g,ln,; (79) 0，，d0.31L，L,2.77h012
L，L，h12H,L，L，h12q,{ (80) H
1H,L，L，h12
0.6，，L，L121.2,,，，S1,0.9K，，，， (81) F,1，m,10g0
L、L——分别为垂直接地棒在上层土壤和下层土壤的长度，m; 12
C、增设接地深井后的接地网工频接地电阻
RRSt (82) R,0.3333，，R，RSt
式中 R——水平接地网的接地电阻，Ω; s
R——垂直接地棒组的接地电阻，Ω; t
(参数说明及设计计算案例见作者论文《变电站接地网深井接地的设计计算》)。
传统的接地深井设计理念认为:只有当下层存在较低土壤电阻率土壤或较高地下水位时，接地深井对降低接地网接地电阻才有意义。我们认为这种设计理念是片面的、不完整的。我们知道没有一块岩石是完整的不存在裂隙的，而岩石在含水情况下的电阻率要比干燥时低的多(见下表)，采用深井接地方法配合降阻剂压力灌注工艺进行施工可改变岩土结构，在岩石的裂隙中填充入大量的低电阻含水材料，使岩石的视在电阻率大为降低。
水份含量对岩土土壤电阻率的影响
电阻率(Ω?m) 电阻率(Ω?m) 水份含量(重水份含量(重
量百分数), 量百分数), 表层土 砂壤土 表层土 砂壤土
0 10000 1000000 2.5 2500 1500
5 1650 430 10 530 185
15 170 105 20 120 63
30 64 42
3通常一孔直径Φ150mm深度20m的接地深井，依据其体积，全部填满密度为1350kg/m的干粉态降阻材料时，其最大仅可填入550kg，而采用4,6Mpa压力灌注降阻材料泥浆时，其可等效灌注2000,3000kg干粉态降阻材料。这说明绝大部分降阻材料并未保存在深井内，而是被压力填充入了岩石的裂隙内，使岩石的视在电阻率大为降低。依据设计模型，其降阻效率最大可达到75%左右。因此，接地深井接地电阻的设计计算模型主要应根据接地网结构变化以及岩土的视在电阻率的变化来建立，如Schwarz
公式。但是Schwarz公式比较复杂并且具有局限性，如其对互阻的计算和土壤不均匀性因子的设定等，其并不利于实际工程设计计算。为此，我们在参照Schwarz公式对接地网结构改变及土壤分层计算的基础上，依据空腔电容理论和回路中电流分布的的计算模型，将计算过程简化，变得更利于工程应用。实际的施工结果对比可以看出，这种简化在实际的应用中是有效的。
12、结论
通过对现有常用变电站接地设计计算方法的论述，目前我国电力行业标准中关于变电站接地网接地电阻的设计计算存在基于单层均匀土壤环境下边缘闭合接地网计算模型的局限性，这是其在复杂土壤环境下的设计计算结果与工程实际施工的结果产生较大误差的原因。探讨如何综合使用以上变电站接地电阻计算方法在实际的变电站接地电阻设计中的应用，本文通过对各种设计计算方法的整理，提出了一种较为简单可行的对变电站在两层土壤环境下的深井接地的计算方法，通过近50个变电站的接地网接地电阻的设计计算值与实施后测试结果的验证，证明了其设计计算的可行性，其设计计算值与实施值的偏差较小，对变电站接地设计工作具有指导意义，可做为设计计算参考使用。
参考文献:
1、DL/T621-1997《交流电气装置的接地》附录A;
2、IEEE Std 80-2000《交流变电站安全接地导则》;
3、何金良、曾嵘《电力系统接地技术》;
4、平帅 夏宏伟《变电站接地网深井接地的设计计算》;《防雷技术》2007年2期;
范文五：接地网电阻计算公式
接地网电阻?计算公式
三维方法设?计变电站的?接地电阻
陈光辉1 江建武2
(1 深圳市长科?防雷技术有?限公司，深圳 )
(2 深圳供电局?变电部，深圳 )
【摘 要】 用三维方法?设计变电站?的接地电阻?，可使接地电?阻比传统设?计更加准确?,结合现
新 有国?内外接地新?材料.新技术,
工艺,可使变电站?接地网接地?电阻达到最?佳效果
【关键词】 三维地网设?计、新材料,新工艺施工?。
前言
目前，由于征地等?原因，变电所的占?地面积越来?越小，有的GIS? 室内型11?0kV 变电站占地?面积仅有1?500m2?，
且大部分建?在山上，这些地方往?往电阻率很?高，欲在这样的?地方不扩网?、不外引，在原地使其?工频接地电?阻达到
规程要求标?准，用常规方法?很难实现。我公司在实?践过程中，采用三维方?法设计，即A-T-N 方案，成功解决了?
土壤电阻率?300Ωm?，占地面积为?5000m?2 情况下的接?地电阻R?0.5Ω 的国家规定?标准。 1 A 方案
用常规的方?法实现工频?接接地电阻?RA，主要是用于?解决地网的?电位分布均?匀,均衡最大值?下的冲击电?压，以
及降低水平?网的工频接?地电阻，它可以利用?工地的自然?接地体，如建筑物、自来水管等?来完成网格?式接地网的?接
地电阻,它是在不扩?网、不外引、不使用任何?降阻剂的情?况下计算出?的工频接地?阻抗值,计算公式采?用部颁《交流
电气装置的?接地》[1]有关规定的?公式进行。
a e R a R 1 = (1)
0
1 3ln 0 0.2
L
S
S
L a ?
??
?
? ??
?
= ?(2)
??
?
??= +
+
?
?
B
hd
S
L
B
S
Re 5
9
ln
2
0.213 (1 )
π
ρ ρ
(3)
S
h
B
1 4.6
1
+
= (4)
任意形状边?缘闭合接地?网的接地电?阻(Ω); 式中:Ra—
Re—等值(即等面积、等水平接地?极总长度)方形接地网?的接地电阻?(Ω);
S—接地网的总?面积(m2); d—水平接地极?的直径或等?效直径(m);
h—水平接地极?的埋设深度?(m); LO—-接地网的外?缘边线总长?度(m);
L—水平接地极?的总长度(m)。 简化后的计?算方法:
S
R a ′ = 0.5ρ (5)
式中:ρ —土壤电阻率?(Ωm); S—地网面积(m2)。
上式公式中?， a R 和土壤电阻?率ρ 成正比，和地网占地?面积S 成反比。如果取p=300Ωm?，
欲达到R=0.5Ω 面
积S 则必须达到?90000?m2。 在正方型接?地网中,当网格数超?过16 个时，基本(1)式=(5)式;当网格数少?于16 个时，
a R , R′a 。
日本川漱太?朗公式为:
??
?
??
?
+ ?
′
= 11 1 2
2 K
A
K L
a
lL
L
R π n
ρ
(6)
式中:L—水平接地极?总长度(m); a' = 2rt;
r—接地体的半?径(m);
t—埋设深度(m);
A—接地网总面?积(m2);
K1、K2—系数，见图1。
图1 K1、K2 系数
A:t?0 时;B:t?
10
A
:t? 时;C
6
A
时
举例说明: ρ=100Ωm?，接地线半径?r=0.0035m?，埋设深度h?=0.5m。
参数:网状电极边?长a=b=150m，网状间隔m?=30m，网格孔数n?=25，L 全长180?0m, 面积
A=22500?m2。计算
数值见表1?。
表1 我国公式与?日本公式计?算结果 公式 我国公式R?a 日本公式R?a 结果 0.33598?Ω 0.38449?6Ω
我国公式比?日本公式计?算出来偏小?，两者误差在?14%，实际上，测出的接地?电阻可能大?些，
因为该公式?不考
虑接触系数?，设计时，应乘以接触?系数K。
垂直接地体?的作用:在网状接地?体打上很多?2.5m 深的角钢,降阻效果很?不明显,在电力接地?
系统接地技?术一文
中，用(7)式计算短接?地体的降阻?效果: b
b a
b a
b
R
R R 2 2
1
2 2
5
3 4 1 2 sin
?
?
= ?
??
π
(7)
式中:b—园盘的半径?(m);
a—园盘的厚度?(m)。
根据计算,在大中型地?网中,垂直接地体?对降低接地?电阻所起的?作用很小，只有2%,8%，见表2。
表2 大中型地网?中2.5m 长的垂直接?地体对降低?接地电阻所?起的作用
接地网面积?m2 10000? 7225 6480 2500 900
中国公式计?算 2.8% 3% 3.2% 5.7% 8%
实际试验 3%
可见，2.5m 长的垂直接?地体对整个?地网降低作?用很小,但对于小的?地网还是有?些效果。 (实际试验是?在高明
禄堂变电站?的现场试验?结果)
2 T 方案
T 方案包括以?下三种方式?:
扩网、外引接地网?及敷设降阻?剂等方法来?实现工频接?地电阻T R 。
此文对扩网?和外引接地?网降低工频?接地电阻方?法暂不叙述?。只谈用降阻?剂的方法来?降低接地电?阻。
目前我国生?产的降阻剂?品种很多,但基本上分?为两种类型?。化学型降阻?剂和物理型?降阻剂。 2.1 化学降阻剂?
它是慢渗透?型、强渗透型离?子流降阻剂?。前一时期多?采用食盐、木炭、近年来采用?氧化钠、硫酸镁、硫酸铜、
氯化镁、氯化钙、硫酸铵、硫酸钾等导?电材料，加上硅酸盐?水泥、生石灰等无?机物和沥青?材料，铬木质素等?有机
物，在引发剂的?作用下发生?聚合反应，生成具有网?状分子结构?的高分子共?聚物，它靠包围于?高分子网络?中的电解
质导电。其主要降阻?作用是改善?接地体周围?的土壤条件?,降低土壤电?阻率。 2.2 物理性降阻?剂
他包含澎润?土降阻剂，导电混凝土?、石墨模块等?，受气候因素?影响小,不分解于水?,不与金属生?成化合物,性能
稳定,有效期40? 年以上。 主要用扩大?接地体直径?和减少接触?电阻来实现?降阻的目地?,主要产品有?以下几种:
(1)膨润土降阻?剂。它是以膨润?土为基料，加入一定比?例的添加剂?，对金属有保?护和防腐功?能，是目前最
流行的常用?固体降阻剂?。
(2)导电水泥。导电水泥以?水泥为基料?，加入导电无?机盐类，或非电解质?的固体粉末?为导电材料?，对接地
4
体无腐蚀。
(3)降阻模块。它是一种以?石墨为导电?材料加上其?它无机材料?用水调制后?固结而成的?固体
导电物?质。
这些降阻剂?的效果不尽?相同，但都能起到?一定效果。有些厂家只?重视商业效?应，使产品质
量?下降，导致降阻
剂效果随时?间反弹，甚至污染环?境，使地网严重?腐蚀。使用不到3? 年地网就锈?蚀断裂，有
一些施工?队则不按要?求
施工,使降阻剂效?果不理想等?。各种厂家出?于商业广告?的原因,把降阻剂说?得神乎其神?,有的
说可达?到(0.1,0.2)
A R ，当土壤电阻?率高于60?0Ωm 时，说能达到(0.08,0.1) A R ，实际上很难?实现，理
论上固体?降阻剂降低?接地
电阻的百分?数为: (按水平敷设?接地极计算?) ? ? ? ? ?
?
?
? ? ? ? ?
?
?
= ?
1 2
2
1
ln 2
ln
1
dd
L
d
L
R
(8)
式中 L—水平接地长?度(m);
1 d —圆钢加敷设?降阻剂后的?直径(m); 2 d —圆钢直径(m)。
像大洲变电?站地网水平?接地体总长?度为150?0m 左右,外缘长度为?280m,在外缘上每?米敷设10
?,15kg 降阻剂,
使等效直径?1 d = 0.1m，则降低电阻?的百分数为?: 0
2 0
1 ln 208.10 17.74 58 ln 2 280 18.4
0.1 0.016
R
? ?
? ?
=? ? ?= ? =
??? ×× ???
\u0000?
这是按理论?计算出来的?数值，实际上一般?的固体降阻?剂对于GI?S 站等地网，由于施工条?件
下降30%, 等原因,
40%就很不错。
离子型降阻?剂可以降低?的比较多,它是一种慢?渗透型化学?降阻剂，降阻效果能?达到(0.3,0.4)R1，但受气侯因?
素影响很大?,易溶解于水?形成离子,(如K+、Na+、C1-等)，易流失，易与金属生?成化合物(易腐蚀金属?，生成FeC?1、
CnC1、ZnC1 等,性能不稳定?,有效期仅有?几年，能不用的尽?量不用，在铁塔、微波塔远离?建筑物的地?方，由于入
地工作电流?不大可以使?用。
各种降阻剂?的实际试验?效果见表3?。
表3 各种降阻剂?的实际降阻?效果
序号 降阻剂名称?
接地极水平?埋
设长度(m)
接地电阻
值(Ω)
降低百分
数%
备注
1 JFC-1 型长效防腐?接地降阻剂? 9 33 44 3 天后测试
2 HK 物理型接地?降阻剂 9 35 40 3 天后测试
3 CJ-I 稀土降阻剂? 9 34 42 3 天后测试
4 LRCP 液体降阻剂? 9 23 60 11 天
5 原 土 9 58 0 3 天后测试
一般来说，T 方案降低的?系数K2 应在0.4 左右较为合?适。
5
3 N 方法
当用T 方案后仍不?能达到指标?要求，再使用N 方案，N 方案就是用?深井法形成?立体接地网?。 深井法是我?公司熟悉且?比较有效的?方法,理论上实践?上都已证实?。如深圳大浪?、新田。佛山的高明?5 个变电
站、清远的升平?、广东省13? 个市、辽宁、吉林、黑龙江等大?型变电站接?地电阻用该?方法都已改?造成功。
理论依据和?计算方法不?再详述。
总而言之，该方法能降?低RT 的50%就是目的，其中降低系?数K2 是深井的降?低接地系数?，大量的理论?和实践
证明，K2 最大可以达?到0.5。
我们把T 的系数K1? 取0.4，N 的系数K2? 取0.5，则总的降低?系数最大值?为0.2,则(3)式经三维计?算后改为
K =K1?K2
= 0.5 ? = 0.5 × 0.2
S
K
S
R ρ ρ
(9)
4 实例计算
我公司在广?东省电力局?博罗供电公?司大洲变电?站进行了设?计并施工,其参数如下?: (1)自然情况。110kV? 大洲变电站?系博罗供电?公司一座新?建变电站,位于博罗市?北郊,征地面积为?4800m?2,原
图设计方案?,介绍土壤电?阻率为40?0Ωm，地面深度5?.5m 以上均为粉?质粘土，含少量卵石?和砾石，5.5,23.6m 为粉
土，再下为碳烧?统灰岩，在这样的地?质条件和不?扩网条件下?，欲达到接地?电阻R?0.5Ω 的国家规定?标准，是十分
困难的。
(2)实现目标:
1)在原地网面?积内实现工?频接地阻抗? R?0.5Ω;
2)跨步电压 VC?270 伏 (接地短路时?间?1s，人站在水泥?地上)，
接触电压 VJ?345 伏 (和上式相同?);
)地网寿命?20 年。 3
(3)设计思路。因为本地网?电阻率较高?，用常规的方?法很难实现?工频接地阻?抗的指标,即R?0.5Ω，所以采
用我公司研?究的三维方?法来解决。三维立体方?案即目前国?际上最先进?的设计方案?通称A?T?N方案,采用三步骤?
来达到降低?接地电阻的?目地。
该地网参数?如下:地网面积A?=4800 m2，地网外缘长?度L0=280 m，地网全长 L=1500 m，埋深
h=0.8 m，接地极直径?d=0.016m，土壤电阻率?ρ =233Ωm? (实测值)。
(4)A 方案计算:按(5)式计算Ra? 的电阻为
0.5 0.5 233 1.68
4800 a R
S
ρ ×
= = = Ω
显然，接地电阻不?合格，离接地电阻?标准R?0.5Ω 相差太远，故必须采用?其它降阻措?施。 (5)T 方案计算:我公司采用?固化了的液?体降阻剂，虽然没有A?LG 离子接地棒?那样好的降?阻效果，但是它
无污染、无腐蚀，是经国家有?关部门检验?合格的产品?，造价比AL?G 离子接地棒?略高。 我们首先采?用更换导电?土，然后再使用?固体和固化?后的液体降?阻剂，严格按新施?工方法施工?,做完后的降?低
系数为56?%，按此计算该?大洲变电站?接地电阻为?:
1 0.56 1.68 0.934 T A R =KR = × = Ω
中国防雷信?息网 《中国雷电与?防护》网络版 2007 No. 1 http://www.cma-lpinf?o.gov.cn
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6
实际测试为?0.94Ω。
此数值离接?地电阻R?0.5Ω 还有差距，故继续采用?N 方案解决。
(6)N 方案:在该变电站?周围共打6? 口深井,单口深井1?00m,孔径0.1m,每井中的接?地电阻为3?Ω 左右,井距为
75m,井并联地网?部分的接地?电阻为1.59Ω,结果深井法?可以使RT? 的降低系数?为50%,最终该地网?的接地电阻?为:
RN=K2?RT=0.5×0.94=0.47Ω
(7)试验验收:竣工后,用部颁标准?进行验收，电流线按5? 倍对角线放?线,放线长度为?500m,电压线30?0m,无
论是大电流?、异频方法测?试接地电阻?都是0.47Ω,达到了国家?规定的标准?值。 5 注意事项
三维方法施?工,必须严格按?A-T-N 三个步骤进?行，A 达到预定目?标，才能做T，T 达到目标再?做N，如那个
环节出现问?题，应及时查出?原因，达不到目标?,不要往前进?行。
6 结论
(1)用三维法可?使地网土壤?电阻率在3?00Ωm，地网面积在?5600m?2 的情况下不?扩网、不外引，可使工频接?
地阻抗降低?到0.5Ω 以下;
(2)地网寿命可?达到20 年。
