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垂直并列接地體的合成接地電阻

文檔作者：劉潯高橋健彥文檔來源：華中理工大學(xué) 日本關(guān)東學(xué)院大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月18日
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《電工技術(shù)》1999年第1 0期
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露地咕 攄
建 電吃
)～、 垂直并列接地體的合成接地電阻
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日本關(guān)東學(xué)院大
學(xué)
高檑健彥 ＼I ／ ¨
[提要] 假定大地是水平多層結(jié)構(gòu)，對垂直并列接地體在電極等長和不等長、直線狀排列和方
彤狀排列情況下的接地電阻進(jìn)行了解折計算，揭示了接地電阻與大地結(jié)構(gòu)、電極排列方式和電極長
度的關(guān)系，提出在施工面積有限的城市中垂直并列接地是一種有效的方法。
關(guān)鍵詞 ；層大地并列接地直線狀排列 方形狀排列
建筑物密集的城市中，可供建筑物的接地裝置
敷設(shè)的區(qū)域只限定于建筑物施工所包含的范圍。在
這種情況下，在有限區(qū)域內(nèi)通過垂直方向加大接地
電極尺寸．即采取深埋接地是一個可 考慮的方法
例如，可采取多根較長的接地棒并列打入地中或多
根鉆孔電極深埋地中的方法
本文假設(shè)大地是水平多層結(jié)構(gòu)，用解析計算的
方法分析垂直并列接地體【忽略連接線的影響)在不
同大地結(jié)構(gòu)、不同根數(shù)、不同長度、不同排列方式時
所呈現(xiàn)的特性。
1 多層大地中并列接地體接地電阻表
達(dá)式
圖1 多層大地中的并列接地體
假設(shè)大地為圖I所示Ⅳ 層結(jié)構(gòu)，大地參數(shù)為
(地層厚度)和B‘地層大地電阻率)，埋設(shè)在其中的
z根接地棒(電極長度分別為 ， ，? ， ．? 。)組成
的并列接地俸的合成接地電阻可由下式表示?？赸
R= ( I2’?
式中：R。—— 第z根接地體電阻值；
Ⅳ—— 并聯(lián)根數(shù)；
z，—— 接地體綜合利用系數(shù)
從上式可以看出，總的接地電阻雖與單根電阻值R．
及并聯(lián)根數(shù)Ⅳ 有關(guān)，但并不等于接地電阻的并聯(lián)
值，還與接地體的綜合利用系數(shù)有關(guān)．即與大地結(jié)
構(gòu)、電極排式等有關(guān)．而單根接地電阻又是電極長度
‘、地層厚度 及大地電阻率 的函數(shù)，故研究接地
電阻要進(jìn)行綜合考慮。
2 接地電阻的計算
假定大地是水平3層結(jié)構(gòu)，大地參數(shù)設(shè)定為下
列兩種情況：
A ^】= 5m ，P1一100／~m ，^2— 10m ，P2— 1000~m ，P3：
100nm
B：^】一5m ，pl= lO00Flm ，^2= IOm ，＆ 一lOOFlm ， =
1000nm
2．1 電極長度相等的情況
并列接地體的長度在1～ 30m 之問變化，電極
的排列設(shè)定為直線狀排列和方形狀排列兩種方式，
如圖2所示
· 0 {I【
· ● ●
· · · · ‘
(a)直線狀排列
L
茸璀 6 · · ·】啡·
● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
(b)方形狀排列
圖2 魯長并列接地體的電極排列
直線狀排列的接地電阻計算結(jié)果如圖3所示。
圖3(a)、(b)圖分別表示大地參數(shù)為A、B時的結(jié)
果。
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苗
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(a)太地參散A
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《電工技術(shù)》1999年第10期
角的長，另一組對角的短。
(a)直線機(jī)排列 (b)^l彤狀排州
圖5 不等長并列接地體的電極排列
表1 不等長并列接地體的電極長度
電極長度的形態(tài)(m)
直 A B C D E F G
線 】 2 S lo 15 2o 25 28
狀 28 25 ；to l5 1o 5 2
排 】 28 25 2o 15 lo 5 2
列^ 2 5 1o 15 2o 25 28
方 H f J K L M N
形L】 2 S lo lS lO S 2
狀LI ：8 25 2o l5 20 Z5 28
排Lj ：8 25 20 l5 1o S 2
列L| 2 5 1o 15 2o 25 28
對電極長度不等情況的分析，采取各種形態(tài)時
接地電阻值與電極長度相等時【即D 形態(tài)和K 形
態(tài))接地電阻值的比．用柱形曲線表示，如圖6、7所
示，圖中橫坐標(biāo)表示各種電極長度的形態(tài)，縱坐標(biāo)表
示各種形態(tài)下接地電阻值與D或K形態(tài)的比
丑
茬
柏
婪
凸
裁0．6 0．
0
2
電扳＆度的形志
(a)直線狀捧州
H 1 】 K I M N
電極K崖的形態(tài)
{b) ，嘭狀排l州
田6 大地叁數(shù)A情況下的特性
圖6所示的大地參數(shù)A的情況下，電極長度形
態(tài)的不同使得接地電阻的特性各有不同。其中電極
長度相等時呈現(xiàn)的接地電阻最大，而直線狀的G形
態(tài)和方形狀的N 形態(tài)分別呈現(xiàn)出接地電阻最小值。
產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是：4根電極長度相等時，電極
的端部正好處于第2層中，受第2層大地電阻率高
的影響，接地電阻值也較高；電極長度不等時，4根
電極中的兩根長電極長于15m，可穿入第3層，由于
建 電吃
第3層的大地電阻率低，使得這些形態(tài)的接地電阻
值均較電極等長時低，特別是直線狀G 形態(tài)，相鄰
電極長度最短，長電極相距最遠(yuǎn)，所 電極間的影響
最小，接地電阻值也最小。
電極K度的形態(tài)
(a)直線狀排列
透一 電漱K度的形態(tài)
(b) 形 }爿}列
圖7 大地參數(shù)B情況下的特性
相反在圖7所示的大地參數(shù)B的情況下，由于
第2層的大地電阻率高，處于這層中的電極等長形
態(tài)呈現(xiàn)接地電阻最小值，而穿入大地電阻率較高的
第3層的各種形態(tài)的接地電阻都大于電極等長形
態(tài)。
5 結(jié)論
本文對垂直并列接地體在大地結(jié)構(gòu)和參數(shù)、電
極排列方式、電極長度狀態(tài)不同情況下的特性進(jìn)行
了分析比較，得到 下結(jié)論：
【1)在城市中施工面積非常有限的情況下，垂直
并列接地是一種有效的方法；
(2)垂直并列接地體受其端部所處地層的大地
電阻率影響，在不同地層中時接地電阻的特性有較
大差別；
【3)在較淺地層，電極長度的增加使接地電阻迅
速下降，當(dāng)電極達(dá)到一定深度后，接地電阻的下降趨
于平緩；
【4)電極根數(shù)較少時，隨根數(shù)的增加接地電阻有
明顯下降，根數(shù)增加到一定數(shù)量后，接地電阻的下降
趨向飽和；
(5)在某些大地參數(shù)或電極排列的條件下，采取
電極長度不等的并列接地體可獲得較小的接地電阻
值
在實際運(yùn)用中，可采用水平接地和垂直接地井
用的方法來構(gòu)成接地電極。 (蝙輯：張家波)
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