IEEE交流變電站接地安全指南(摘錄翻譯)

1、IEEEStd 80-2000 （電氣和電子工程師協(xié)會(huì)） 交流變電站接地安全指南 （摘錄） （IEEE Std 80-2000 Guide for Safety in AC Substation Grounding）9 設(shè)計(jì)的主要考慮9.1 定義注：下面的定義已在條款3列出過(guò)，但是為了讀者方便這里重復(fù)列出。9.1.1輔助接地電極: 有某種設(shè)計(jì)或操作限制的接地電極。它的主要作用可以不是把故障電流引導(dǎo)入地。9.1.2 接地電極:埋入地中用以收集地電流或把地電流驅(qū)散入地的導(dǎo)體。 9.1.3 地墊: 一塊實(shí)心的金屬板或一個(gè)密集的裸導(dǎo)體系統(tǒng)，它們與地網(wǎng)相連并放置在地網(wǎng)上、地面下不深處或放在地面上的其它地

2、方，為的是獲得額外的保護(hù)措施，以便在危險(xiǎn)的操作區(qū)域或人們頻繁出現(xiàn)的地方，使暴露于高跨步電壓或接觸電壓的危險(xiǎn)減到最小。放置在地表或地表上方的接地金屬柵欄，或直接放置地面材料下面的線網(wǎng)是地墊的常見(jiàn)形式。9.1.4地網(wǎng): 通常在一個(gè)指定的地點(diǎn)，由許多埋在地下互連裸導(dǎo)體組成的一個(gè)水平地極系統(tǒng)，為電氣設(shè)備或金屬裝置提供共用地。注：水平埋在地面附近的地網(wǎng)，在控制地表電位梯度方面也是有效的。一個(gè)典型的地網(wǎng)通常補(bǔ)充了許多地棒且可能與輔助電極進(jìn)一步聯(lián)接，以便降低它相對(duì)于遠(yuǎn)地的電阻。9.1.5 接地系統(tǒng): 在一個(gè)指定的區(qū)域，；由互聯(lián)的所有接地裝置組成的系統(tǒng)。9.1.6 主接地極: 按接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求（或不明確要

3、求），專門為泄放（通常以一定的放電模式）故障電流入地而設(shè)計(jì)或改裝的地極。9.2概述一個(gè)接地系統(tǒng)應(yīng)該以這樣的一種方式安裝：它將限制地電位梯度的影響，使得其電壓和電流的水平在正常和故障情況下不危及人或設(shè)備的安全。該系統(tǒng)也應(yīng)保證服務(wù)的連貫性。在以下的討論中，假定接地系統(tǒng)的形式是一個(gè)地網(wǎng)，由水平埋地的導(dǎo)體組成，并補(bǔ)充了許多與地網(wǎng)相連的直立地棒?；趦纱握{(diào)查：首次報(bào)告發(fā)表在1954年AIEE應(yīng)用指南中B3，第二次報(bào)告發(fā)表于1980(Dawalibi，Bauchard，and MukhedkarB45)，本概述代表了美國(guó)和其它一些國(guó)家大多數(shù)公用事業(yè)的主要經(jīng)驗(yàn)。使用豎直地棒和水平的導(dǎo)體構(gòu)成聯(lián)合接地系統(tǒng)的一些

4、原因如下:a) 在變電站中，對(duì)于提供一個(gè)安全接地系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，單一電極本身是不適宜的。而當(dāng)若干個(gè)電極（例如地棒）互連并且連到所有的設(shè)備中性線，框架和那些需要接地的裝置上，其結(jié)果基本上就是地網(wǎng)的布局，不管其原始的目的是什么。如果固定接線碰巧埋在導(dǎo)電率好的土壤中，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)單獨(dú)就可以是一個(gè)良好的接地系統(tǒng)。部分是由于這個(gè)原因，一些公用事業(yè)相信單獨(dú)使用的地網(wǎng)。然而，地棒有一特特殊的用途，見(jiàn)條款b的解釋)。b) 如果驅(qū)散入地的電流很大，安裝一個(gè)電阻如此低的地網(wǎng)又能保證地面電位升所產(chǎn)生地表梯度對(duì)接觸的人不造成危險(xiǎn)是不太可能的。那么，危險(xiǎn)的排除只有通過(guò)控制整個(gè)區(qū)域的局部電位。一個(gè)把水平地網(wǎng)和許多埋在深土壤中的豎棒

5、組合起來(lái)的系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn):1) 盡管水平(地網(wǎng))導(dǎo)體在減少地面上的高跨步電壓和接觸電壓的危險(xiǎn)非常有效，但是如果地網(wǎng)埋在地下較淺處通常在平整的地下0.30.5m(12in)，足夠長(zhǎng)的地棒會(huì)穩(wěn)定此一組合系統(tǒng)的性能。因?yàn)榻Y(jié)冰、上層土壤干燥會(huì)按季節(jié)改變土壤電阻率，而較低土層的電阻率仍然保持幾乎不變，這對(duì)許多裝置是重要的。2) 只要遇到雙層或多層的土壤而上層土壤的電阻率比下層土壤高，則穿過(guò)較低電阻率土壤的地棒在消散故障電流方面遠(yuǎn)為有效。對(duì)于許多GIS和空間-有限的其它裝置，出現(xiàn)這種情況實(shí)際上是最理想的，或通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)手段(如特長(zhǎng)地棒，接地豎井等)實(shí)現(xiàn)這種情況。3)（電阻率）由高到低或均勻的土壤條件下，

6、如果地棒主要是沿著地網(wǎng)周邊安裝，則這些地棒將相當(dāng)明顯地減緩?fù)鈬W(wǎng)眼地表面梯度的急劇增加。這種安裝的細(xì)節(jié)見(jiàn)條款16。這些細(xì)節(jié)與決定地表電壓梯度簡(jiǎn)化方法的使用有關(guān)。 9.3 主地極和輔地極總的來(lái)說(shuō)，大多數(shù)接地系統(tǒng)利用兩組地極。主地極是為接地目的而特別設(shè)計(jì)的。輔地極是由各種各樣地下金屬裝置組成的地極，其安裝目的不是為了接地。典型的主地極包括地網(wǎng)、平衡網(wǎng)絡(luò)、接地棒和接地豎井等。典型的輔地極包括與地網(wǎng)相連的地下金屬裝置和混凝土內(nèi)的鋼筋等。輔地極可以具有攜帶有限電流的能力。9.4 地網(wǎng)設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)變電站地網(wǎng)系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)分析通常從檢查展示所有主要設(shè)備和建筑物的布局規(guī)劃開(kāi)始。為了建立基本的概念，下列幾點(diǎn)可

7、以作為一個(gè)典型地網(wǎng)設(shè)計(jì)開(kāi)始的指南:a) 應(yīng)有一個(gè)連續(xù)的導(dǎo)體環(huán)繞周界，以便盡實(shí)際可能圍住更大的面積。這個(gè)措施幫助避免電流的高度集中，并且從而避免在地網(wǎng)中和在伸出的電纜線兩端附近出現(xiàn)高的電位梯度。圍住更大的面積也減少地網(wǎng)的電阻。b) 在環(huán)內(nèi)，導(dǎo)體一般是平行放置，而且只要實(shí)際可能，沿著建筑物平行放置，或沿著設(shè)備一排排平行放置使接地線最短。c)變電站的典型地網(wǎng)系統(tǒng)可以包括在平整的地面埋深0.30.5m(12in)、隔開(kāi)37m(1020ft)網(wǎng)狀的4/0裸銅導(dǎo)體。在交叉處導(dǎo)體應(yīng)安全地綁扎在一起。接地棒可以安在地網(wǎng)的角落和沿著周界的交叉匯合點(diǎn)。接地棒也可以安裝在主要設(shè)備處，特別是在浪涌避雷器附近。在多層或

8、高電阻率的土壤中，使用更長(zhǎng)的地棒或在補(bǔ)加的交叉匯合點(diǎn)安裝地棒可能是有用的。d) 地網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)擴(kuò)充至整個(gè)變電站調(diào)度場(chǎng)，且經(jīng)常超出籬笆之外。在可能發(fā)生電流高度集中的地方，例如在發(fā)電機(jī)的中性線到地的連接處、電容器庫(kù)或變壓器應(yīng)使用加倍的接地線或更粗大的導(dǎo)體。e) 除非精確的分析 (電腦輔助)給出最終的值，地網(wǎng)網(wǎng)孔的邊比通常取1:1到1:3。頻繁的交叉連接對(duì)降低地網(wǎng)的電阻作用很小。他們的主要作用是保證地面電位的適當(dāng)控制。交叉連接使故障電流有多條穩(wěn)定可靠的入地路徑、減小地網(wǎng)本身電位降和當(dāng)某一導(dǎo)體失效的情況下提供一種冗余措施也是有用的。9.5困難條件下的設(shè)計(jì)在土壤電阻率相當(dāng)高的地區(qū)或變電站空間非常珍貴的情況下

9、，也許不可能像處于更良好條件下所采取的，在一個(gè)大區(qū)域上擴(kuò)展地網(wǎng)電極以便使得接地系統(tǒng)低阻抗。許多GIS站和工業(yè)變電站通常處于這種情況，它們只占用正常情況下常規(guī)設(shè)備用地的一部分。這常使地面電位梯度的控制困難。解決的辦法有：a) a)把遠(yuǎn)處的（多個(gè)）地網(wǎng)與臨近的接地設(shè)備、利用多座大樓中分開(kāi)安裝的組合系統(tǒng)和地下室等連接在一起。使用大量遠(yuǎn)地極要求仔細(xì)考慮轉(zhuǎn)移電位、浪涌避雷器的位置和其它的危險(xiǎn)點(diǎn)。浪涌，特別是高頻浪涌(閃電)可能在本地和遠(yuǎn)處接地裝置之間產(chǎn)生值得注意的電壓。b) 使用深埋地棒和鉆（接）地井。c) 與地棒和互連導(dǎo)體有關(guān)的各種各樣添加劑和土壤處理在條款14.5有更完整的描述。 d)使用金屬線墊。

10、把地面材料和金屬網(wǎng)制成的編織墊組合一起，用來(lái)均衡地面附近的 電位梯度場(chǎng)是可行的。典型的金屬編織墊由銅包NO.6AWG（譯注:美國(guó)線規(guī)6號(hào),16mm2）鋼絲構(gòu)成，制成0.6m×0.6m(24in×24in)網(wǎng)狀，安裝在土壤上，地表材料下，并與主地網(wǎng)多處相連。 e)只要可行，有控制地使用其它可得到的降低接地系統(tǒng)總電阻的方法，如把固定導(dǎo)線和中性線接地（見(jiàn)條款15.3）。典型的做法是利用站內(nèi)適合作為輔助地極或作為其它系統(tǒng)的接地帶的金屬物體。當(dāng)然，這種應(yīng)用的后果，必須仔細(xì)估計(jì)。f) 只要實(shí)際允許，可利用附近有足夠體積的低電阻率材料沉積物安裝一額外(衛(wèi)星式)地網(wǎng)。這種“衛(wèi)星式”地網(wǎng)，當(dāng)

11、與主地網(wǎng)完全連接，將降低總電阻，從而降低地網(wǎng)的地電位提升。附近的低電阻率材料可能是泥土沉積物或可能是一些大建筑物的一部分，例如一個(gè)水電堤壩的混凝土團(tuán)塊(Verma，Merand，and BarbeauB148)。9.6 連接到地網(wǎng)應(yīng)該用有足夠載流量和機(jī)械強(qiáng)度的導(dǎo)體(見(jiàn)條款11)連接在下列物體之間：a)所有接地電極，例如地網(wǎng)、地棒(襯)、接地井以及一些可連接的地方、金屬、水或氣管道、水井蓋罩等。b)所有地面上方可能偶爾帶電的導(dǎo)電金屬部件，例如金屬裝置、機(jī)械框架、常規(guī)或氣體-絕緣的金屬開(kāi)關(guān)裝置的護(hù)蓋、變壓器、水箱、防護(hù)裝置等。那些相對(duì)于其它已經(jīng)帶電的金屬部件有不同電位的導(dǎo)電金屬部件應(yīng)該連接在一起，

12、通常是通過(guò)地網(wǎng)。c) 所有的故障電流源，例如浪涌避雷器、電容器組或耦合電容器、變壓器和其它合適的地方，如機(jī)器的中性線、照明和電力電路。通常用銅電纜線或銅帶作為這些接地導(dǎo)體。但是，變壓器外殼有時(shí)也用作浪涌避雷器接地通路的部件。同樣，如果能確認(rèn)其電導(dǎo)，包括任何連接處的電導(dǎo)，與那些通常安裝的導(dǎo)體電導(dǎo)等效并維持等效，則大多數(shù)鋼或鋁構(gòu)件可以用作接地路徑。這么做的地方，應(yīng)該把任何可能引進(jìn)高阻連接的油漆涂層移去，同時(shí)使用合適的接頭化合物，或采取其它有效的手段，例如用跳線跨接，以免過(guò)后連接變壞。在GIS裝置的情況下，應(yīng)額外注意有害的感應(yīng)電流流通的可能性。條款10更詳細(xì)地討論這個(gè)題目。 不應(yīng)在交叉連接點(diǎn)或類似的

13、連接點(diǎn)處采用多條接地線來(lái)分流。所有的可接近的接地導(dǎo)線應(yīng)定期檢查。鋁熱焊、銅焊，或壓力型連接器可用于地下的連接(見(jiàn)條款11.4)。應(yīng)該避免錫焊，因?yàn)樵诟吖收想娏飨逻B接可能失效。戶外電路，即使在顯露的地點(diǎn)，也可能逃過(guò)檢查，而且一旦接地網(wǎng)絡(luò)安裝之后要檢測(cè)其埋地部分顯然是不實(shí)際的。確定埋地的接地系統(tǒng)連續(xù)性測(cè)試方法的更詳細(xì)討論見(jiàn)條款19.4?？赡芴峁┗驍y帶大電流的那些裝置，例如變壓器和斷路器組、開(kāi)關(guān)架和避雷器座應(yīng)該用多條導(dǎo)線與地網(wǎng)連接。導(dǎo)線最好反向布線以便排除共模故障9。11 導(dǎo)體和連接的選擇在評(píng)估用哪種導(dǎo)體材料，多大的導(dǎo)體尺寸或允許的最大限制溫度適合時(shí)，最終的選擇總應(yīng)體現(xiàn)出條款11.1-11.4所概括

14、出的事項(xiàng)。11.1基本要求每一接地系統(tǒng)的元件，包括地網(wǎng)導(dǎo)體、連接、連接導(dǎo)線和所有的主電極，其設(shè)計(jì)都應(yīng)該符合裝置的預(yù)期壽命要求，這些元件應(yīng)具備如下特點(diǎn)：a）具備足夠的電導(dǎo)率，這樣就不會(huì)形成明顯的局部電位差。b）在最不利的故障大小和持續(xù)時(shí)間的共同作用下，元件能避免熔化和機(jī)械損傷。c）元件應(yīng)具備機(jī)械穩(wěn)定性和高度的堅(jiān)固性。d）即使暴露在腐蝕環(huán)境中或使用不當(dāng)，元件也能保持它們的功能。11.2導(dǎo)體材料的選擇和相關(guān)的腐蝕問(wèn)題11.2.1銅銅是常用的接地材料。銅導(dǎo)體除了具備高的導(dǎo)電性能外，在防止地下大多數(shù)的腐蝕問(wèn)題也有其優(yōu)越性，因?yàn)橄鄬?duì)于可能埋在附近的大部分其它金屬而言，銅是陰極。11.2.2鍍銅鋼材鍍銅鋼材

15、通常用作接地棒，偶爾也制成地網(wǎng)，特別是在有偷竊情況發(fā)生的地區(qū)。只要導(dǎo)體具有適當(dāng)?shù)某叽绾筒皇軗p害，且土壤情況對(duì)所用的材料沒(méi)有腐蝕，銅或少量鍍銅鋼材的使用就能多年確保地網(wǎng)的完整性。11.2.3鋁鋁很少用于地網(wǎng)。對(duì)利用鋁或鋁合金制外殼的GIS裝置而言，雖然初看起來(lái)會(huì)認(rèn)為鋁應(yīng)是很自然的選擇，但應(yīng)考慮以下的缺點(diǎn)：a）鋁本身在某些土壤中是會(huì)被腐蝕的。對(duì)所有接地的實(shí)際效果而言，被腐蝕的鋁材料層是不導(dǎo)電的。b）在某些條件下，交流電導(dǎo)致的逐步腐蝕仍然是一個(gè)問(wèn)題。盡管存在這樣一個(gè)事實(shí)，像鋼材一樣，鋁能減緩別的埋地物體的腐蝕，但也只有在對(duì)全部環(huán)境作出了全面調(diào)查的情況下才能使用鋁材。然而，對(duì)包括鋼材在內(nèi)的許多金屬而言

16、，鋁是正極，在有電解質(zhì)存在時(shí)，如果將鋁與這些金屬之一互連，鋁將犧牲自身去保護(hù)別的金屬。如果要使用鋁材，那么高純度等級(jí)的導(dǎo)體比大多數(shù)合金更合適。11.2.4鋼材鋼可以用作地網(wǎng)導(dǎo)體和接地棒。當(dāng)然，這種設(shè)計(jì)應(yīng)注意鋼材的腐蝕。配合陰極保護(hù)，在鋼接地系統(tǒng)中，通常用鍍鋅或抗腐蝕的鋼材。11.2.5其它需要考慮的事項(xiàng)銅質(zhì)或鍍銅鋼質(zhì)地網(wǎng)會(huì)跟埋地的鋼結(jié)構(gòu)、管道以及任何電纜護(hù)套中的鉛基合金形成原電池。這種原電池會(huì)加速后者的腐蝕。一些公用事業(yè)（公司）已嘗試給銅鍍錫。這會(huì)降低鋼和鋅之間的電池電壓約50%，并且能實(shí)際上消除與鉛之間的電壓（錫比鉛消耗稍多）。使用鍍錫銅材導(dǎo)體的缺點(diǎn)是它會(huì)加速和集中在銅材任何小面積裸露處（因

17、土壤化學(xué)物質(zhì)導(dǎo)致）的自然腐蝕。其它常用方法有：a）用塑料帶或?yàn)r青混合物（或兩種方法同時(shí)使用）包裹隔離陰極保護(hù)金屬的表面。b）選擇埋地金屬元件的路線，讓銅基導(dǎo)體盡可能近地以直角跨過(guò)水管或由別的無(wú)覆蓋物的裸露金屬制成的同類物體，并為相互接近的金屬之一提供隔離外套。通常是在水管上加隔離外套。c）使用犧牲陽(yáng)極或從外加電流系統(tǒng)的陰極保護(hù)；d）使用非金屬管道和導(dǎo)管。在GIS中，也可能由于別的原因而要求使用陰極保護(hù)。陰極保護(hù)通常用于保護(hù)GIS的外部裝置，例如充氣加壓管狀電纜，鉛鎧裝電纜等。因GIS裝置復(fù)雜，在接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，必須全面考慮所有的腐蝕防護(hù)情況。由于電力系統(tǒng)的不同位置和不同應(yīng)用，變電站的情況可能不

18、盡相同，所以具體指南很難制訂。地中腐蝕和陰極防護(hù)的課題很復(fù)雜。關(guān)于這個(gè)課題已進(jìn)行了許多研究，且有許多研究結(jié)果已發(fā)表。這些現(xiàn)象的詳細(xì)討論超出了本指南的范圍。11.3導(dǎo)體的尺寸因素11.3.1對(duì)稱電流從SverakB133推導(dǎo)的公式（37）到（42）可以得到接地導(dǎo)體的短時(shí)溫升或作為電流函數(shù)所要求的導(dǎo)體尺寸。在IEEE標(biāo)準(zhǔn)837-1989的附錄B中也有這些公式。在材料常數(shù)已知或可算出時(shí)，這些公式可以計(jì)算確定導(dǎo)體的載流量。常用接地材料的材料常數(shù)見(jiàn)表1。對(duì)于對(duì)稱電流（無(wú)直流偏置）可推算出公式（37）（42）。 （37）式中:I是電流有效值，單位:kAAmm2是導(dǎo)體截面積，單位:mm2Tm是最大許可溫度，

19、單位:T是環(huán)境溫度，單位:Tr是材料常數(shù)的參考溫度，單位:o是0時(shí)電阻率的溫度系數(shù)，單位:1/r是參考溫度Tr時(shí)電阻率的溫度系數(shù)，單位1/r是參考溫度為Tr時(shí)接地導(dǎo)體的電阻率，單位:-cmKo是1/o或(1/r)-Tr，單位:tc是電流的持續(xù)時(shí)間，單位:sTCAP：每單位體積的熱容量（表1），單位:J/（cm3·）(詳細(xì)定義見(jiàn)條款11.3.1.1)應(yīng)注意在同一參考溫度Tr下，能同時(shí)找到r和r。表1提供了20時(shí)r和r的數(shù)據(jù)。如果導(dǎo)體尺寸單位用Kcmils（mm2×1.973=Kcmils），公式（37）變?yōu)?（38）表1 材料常數(shù)材料種類材料電導(dǎo)率（%）20系數(shù)r（1/）0時(shí)

20、Ko（0）熔化溫度aTm（）20時(shí)r（cm）TCAP熱容量J/(cm3·)退火銅，（軟扎）100.00.0039323410831.723.42商用銅，（硬扎）97.00.0038124210841.783.42銅包鋼線40.00.0037824510844.403.85銅包鋼線30.00.0037824510845.863.85銅包鋼棒b20.00.0037824510848.623.85鋁，EC級(jí)61.00.004032286572.862.56鋁，5005合金53.50.003532636523.222.60鋁，6201合金52.50.003472686543.282.60鋁包

21、鋼線20.30003602586578.483.58鋼,102010.80.00160605151015.903.28不銹包鋼棒c9.80.00160605140017.504.44鍍鋅鋼棒8.60.0032029341920.103.93不銹鋼,3042.40.00130749140072.004.03a摘自ASTM標(biāo)準(zhǔn)。b銅包鋼棒，銅層厚度0.254mm(0.010in)。c 不銹鋼包鋼棒用厚度0.508mm(0.020in)NO.304不銹鋼包裹NO.1020鋼芯。結(jié)合公式(39)（用來(lái)確定TCAP），公式（37）、（38）表達(dá)了兩個(gè)基本假設(shè)：a）所有熱量都留在導(dǎo)體中（絕熱過(guò)程）。b）比

22、熱（SH）和比重（SW）的乘積，TCAP近似為常數(shù)，因?yàn)镾H的升高和SW的下降速率幾乎相同。對(duì)于大多數(shù)金屬，只要故障持續(xù)時(shí)間在幾鈔鐘之內(nèi)，這些假定在相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)都是適用的。11.3.1.1替代公式由比熱和比重，可計(jì)算出表1未列出材料的TACP。比熱SH 單位cal/（gram×）和比重SW 單位gram/cm3與單位體積的熱容量單位J/cm3的關(guān)系如下：4.187J（焦耳）=1calorie（卡路里）因此，TCAP定義為：TCAPcal/（cm3×）=SHcal/（gram×）×SWgram/cm3或TCAP J/（cm3×）=4.184

23、(J/cal)×SHcal/（gram×） ×SWgram/cm3 (39)一旦TCAP確定，式（37）、（38）就可用來(lái)確定導(dǎo)體的載流量。式（37）和式（38）整理后可用來(lái)確定作為電流函數(shù)的導(dǎo)體尺寸。 (40) (41)例：用式（41）和表1可以進(jìn)行計(jì)算，得到30%和40%鍍銅鋼材及100%或97%銅材導(dǎo)體的數(shù)據(jù),制成表格。例如，計(jì)算電流持續(xù)1秒30%鍍銅鋼材導(dǎo)體的尺寸，得到，tc=1.0, 20=0.00378, 20=5.86, TACP=3.85, Tm=1084, T=40, K0=245因此,當(dāng)I=1kA時(shí),利用式(41), 或12.06kcmil/k

24、A11.3.1.2公式的簡(jiǎn)化用英制單位，公式可簡(jiǎn)化如下： (42)式中：Akcmil是導(dǎo)體的截面積,單位:kcmilI是故障電流有效值,單位:kAtc是電流持續(xù)時(shí)間,單位:sKf是表2中材料在不同Tm（熔化溫度或根據(jù)條款11.3.3的導(dǎo)體限制溫度）值和環(huán)境溫度（T）為40時(shí)的常數(shù)。表2 材料常數(shù)材料電導(dǎo)率（）ma()Kf退火銅（軟扎）100.010837.00商用銅，（硬扎）97.010847.06商用銅，（硬扎）97.025011.78銅包鋼線40.0108410.45銅包鋼線30.0108412.06銅包鋼棒20.0108414.64鋁，EC級(jí)61.065712.12鋁，5005合金53.

25、565212.41鋁，6201合金52.565412.47鋁包鋼線20.365717.20鋼102010.8151015.95不銹鋼包鋼棒9.8140014.72鍍鋅鋼棒8.641928.96不銹鋼3042.4140030.05a見(jiàn)條款11.3.3有關(guān)材料選擇的注釋。例：在20kA和3秒故障持續(xù)時(shí)間下，用公式（42）a)對(duì)軟扎制銅材取250kcmilb）對(duì)40%電導(dǎo)率的鍍銅鋼材導(dǎo)體， 取19/#7導(dǎo)體。c）鋼導(dǎo)體 取直徑7/8英寸的導(dǎo)體。還可以比較不同持續(xù)時(shí)間下某規(guī)定尺寸導(dǎo)體的熔化電流，以4/0AWG（211.6kcmil）軟扎銅材為例如果 如果如果因?yàn)槿缦乱蛩氐挠绊懀瑢?shí)際選擇的導(dǎo)體尺寸往往大

26、于根據(jù)熔化條件求得的尺寸，如：a）在接地裝置的設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)，導(dǎo)體的強(qiáng)度應(yīng)能經(jīng)受得住任何預(yù)期的機(jī)械作用或腐蝕引起的機(jī)械損傷。b）在接地裝置的使用壽命期內(nèi)，導(dǎo)體應(yīng)有足夠高的電導(dǎo)，以防止故障期間產(chǎn)生任何可能的危險(xiǎn)電壓降。c）限制導(dǎo)體溫度的需要（見(jiàn)條款11.3.3）。d）和對(duì)待其它的電子部件一樣，對(duì)接地系統(tǒng)也應(yīng)有安全系數(shù)。11.3.2不對(duì)稱電流11.3.2.1使用衰減因子在希望說(shuō)明故障電流中可能有直流偏置成分的情況下，應(yīng)用公式(37)到公式(42)之前,利用條款15.10中公式(79)的衰減因子DF,可確定對(duì)稱電流等效值IF（它表示非對(duì)稱電流在整個(gè)故障持續(xù)時(shí)間tc上積分的有效值）是X/R的函數(shù)。IF=

27、If×Df （43）得到的IF值通常大于If，因?yàn)樗p因子是基于一個(gè)很保守的假設(shè)，即交流成分不隨時(shí)間而衰減，而是保持起始暫態(tài)值不變。11.3.2.2非對(duì)稱電流表格的使用在相同的故障條件（故障電流持續(xù)時(shí)間和大小）下，因?yàn)楣收想娏髦械闹绷髌脮?huì)而導(dǎo)致導(dǎo)體達(dá)到更高的溫度，式（43）求出了在直流偏置存在時(shí)對(duì)稱電流的等效值。此外，如果存在直流偏置，它會(huì)使機(jī)械力和吸收的能量幾乎達(dá)到等效對(duì)稱電流情況下的4倍。然而，如果電流持續(xù)時(shí)間大于等于1秒，或故障處的X/R比值小于5時(shí)，直流偏置的影響可以忽略不計(jì)。在表3到表6中列出了各種直流偏置下不同尺寸銅質(zhì)導(dǎo)體的熔化特性。這些熔化特性是理論上推導(dǎo)出的，不過(guò)后

28、來(lái)為大量的實(shí)踐所證明。表3 各接地銅纜的最大通流量；電流是頻率60Hz，X/R=40時(shí)的有效值；電流單位為kA電纜尺寸AWG標(biāo)稱截面積mm26個(gè)周期（100ms）15個(gè)周期（250ms）30個(gè)周期（500ms）45個(gè)周期（750ms）60個(gè)周期（1s）180個(gè)周期（3s）#233.632216121095#142.41282116131171/053.48362620171482/067.424533252118113/085.035742322723144/0107.20725340343017250kcmil126.65856247403521350 kcmil177.3611987675

29、64929表4 各接地銅纜的最大通流量；電流是頻率60Hz，X/R=20時(shí)的有效值；電流單位為kA電纜尺寸AWG標(biāo)稱截面積mm26個(gè)周期（100ms）15個(gè)周期（250ms）30個(gè)周期（500ms）45個(gè)周期（750ms）60個(gè)周期（1s）180個(gè)周期（3s）#233.632518131195#142.41322216131271/053.48402821171592/067.425136262219113/085.036445332724144/0107.20815742353018250kcmil126.65956750413621350 kcmil177.361349470585029表

30、5 各接地銅纜的最大通流量；電流是頻率60Hz，X/R=10時(shí)的有效值；電流單位為kA電纜尺寸AWG標(biāo)稱截面積mm26個(gè)周期（100ms）15個(gè)周期（250ms）30個(gè)周期（500ms）45個(gè)周期（750ms）60個(gè)周期（1s）180個(gè)周期（3s）#233.632719131195#142.41352317141271/053.48443021171592/067.425638272219113/085.037048342824144/0107.20896043363118250kcmil126.651057151423621350 kcmil177.361479972595130表6 各接地

31、銅纜的最大通流量；電流是頻率60Hz，X/R=0時(shí)的有效值；電流單位為kA電纜尺寸AWG標(biāo)稱截面積mm26個(gè)周期（100ms）15個(gè)周期（250ms）30個(gè)周期（500ms）45個(gè)周期（750ms）60個(gè)周期（1s）180個(gè)周期（3s）#233.633119141195#142.41392417141271/053.48493122181592/067.426239282219113/085.037950352825144/0107.20996344363118250kcmil126.651177452433721350 kcmil177.3616510473605230注：1表3到表6的電流

32、值是用計(jì)算程序RTGC計(jì)算出來(lái)的(Reichman，Vainberg，and KuffelB122)。已知X/R值和故障情除時(shí)間，這個(gè)計(jì)算程序可以直接用來(lái)計(jì)算接地電纜所需的尺寸。2電流值是在直流偏置最大時(shí)計(jì)算的結(jié)果（見(jiàn)條款15.10）。3導(dǎo)體初始溫度=40，最終溫度=1083。4公制數(shù)值是用軟件換算的。軟件換算是據(jù)AWG尺寸直接計(jì)算出公制的面積。11.3.3確定導(dǎo)體尺寸大小的附加因素設(shè)計(jì)者應(yīng)該注意確保接地裝置中的導(dǎo)體和連接點(diǎn)的溫度不會(huì)對(duì)變電所的安全運(yùn)行造成危險(xiǎn)。例如：a）一般，易燃材料附近的導(dǎo)體和連接點(diǎn)應(yīng)有更嚴(yán)格的溫度限制。b）如果對(duì)硬軋銅材強(qiáng)度提出要求是由于機(jī)械原因，那么就應(yīng)該小心不讓溫度超

33、過(guò)250，以免導(dǎo)體退火。應(yīng)仔細(xì)檢查暴露在腐蝕環(huán)境中的可能性。即使正確的導(dǎo)體尺寸和所采用的連接方法完全滿足IEEE標(biāo)準(zhǔn)837-1989試驗(yàn)要求，也應(yīng)注意在裝置設(shè)計(jì)壽命期間，選擇更大尺寸的導(dǎo)體以抵補(bǔ)導(dǎo)體截面的逐漸減小，因?yàn)橥寥拉h(huán)境會(huì)加快腐蝕。從設(shè)備到地網(wǎng)的引下導(dǎo)線，可能要承受流入地網(wǎng)的全部故障電流，而地網(wǎng)把這個(gè)電流分流，使地網(wǎng)中的每段導(dǎo)體只承受全部故障電流的一小部分。因此，引下導(dǎo)線就應(yīng)該比地網(wǎng)導(dǎo)體更粗大或從設(shè)備到地網(wǎng)連接多條引下導(dǎo)線，使之有足夠的通流量來(lái)承受全部故障電流。傳導(dǎo)雷電流的接地導(dǎo)體無(wú)需作更多的考慮。根據(jù)故障電流要求而選定的導(dǎo)體尺寸，通常也足以通過(guò)雷電引起的短時(shí)浪涌。實(shí)踐中，機(jī)械可靠性的要

34、求將規(guī)定導(dǎo)體的最小尺寸。對(duì)設(shè)計(jì)者而言，雖然根據(jù)局部情況確定導(dǎo)體的最小尺寸看來(lái)可能是合適的，但保守的要求是值得考慮的。幾個(gè)特殊原因如下：a）繼電器的故障會(huì)導(dǎo)致故障持續(xù)時(shí)間超過(guò)原清障時(shí)間。后備清障時(shí)間適用于確定導(dǎo)體的尺寸。對(duì)小型變電站而言，這個(gè)后備清障時(shí)間可能達(dá)到3秒或更長(zhǎng)。然而，大型變電站通常會(huì)有復(fù)雜的保護(hù)設(shè)計(jì)，故障通常能在1秒或更少的時(shí)間內(nèi)清除。b）用于確定導(dǎo)體尺寸的最大電流值，應(yīng)把將來(lái)的發(fā)展考慮進(jìn)去。在設(shè)計(jì)初期就設(shè)定導(dǎo)體尺寸適當(dāng)?shù)母挥嗔勘纫院笱a(bǔ)充許多接地導(dǎo)線成本低。11.4連接的選擇在地網(wǎng)中，地上和地下的所有連接都應(yīng)被評(píng)估，以便達(dá)到所用導(dǎo)體的全面要求：即電導(dǎo)率、耐腐蝕性、通流量和機(jī)械強(qiáng)度。這

35、些連接點(diǎn)應(yīng)足夠大以便保持其溫升低于導(dǎo)體的溫升，并能抵御熱效應(yīng)的影響。連接點(diǎn)還應(yīng)該足夠堅(jiān)固，以經(jīng)受最大預(yù)期故障電流的電磁機(jī)械力，并使裝置能在其預(yù)期壽命內(nèi)耐(得住)腐蝕。變電站接地中的耐久連接的應(yīng)用和測(cè)試，IEEE837-1989提供了詳細(xì)信息。用于特殊導(dǎo)體尺寸系列和導(dǎo)體材料的接地連接如果通過(guò)了IEEE837-1989要求，應(yīng)能滿足有相同尺寸和材料導(dǎo)體的所有標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)率、耐腐蝕性能、通流量和機(jī)械強(qiáng)度。13.土壤結(jié)構(gòu)和土壤模型的選擇13.1土壤結(jié)構(gòu)的調(diào)查很有必要對(duì)變電站所在地土壤電阻率進(jìn)行調(diào)查，以便確定土壤的大體成分和均勻程度。巖心取樣試驗(yàn)和其它的地質(zhì)調(diào)查常能提供有關(guān)各種土層的存在和土壤材料類型的有用

36、信息，至少能得到有關(guān)該站址電阻率范圍的一些概念。表7 典型地表材料電阻率序號(hào)地面材料的種類（U.S.找到該材料的州）樣品的電阻率m干濕1破碎花崗巖成細(xì)粒(N.C.)140×1061300 (地下水,45m)2破碎花崗巖成1.5in(0.04m)細(xì)粒(Ga.)40001200（雨水，100m）30.751in(0.020.025m)花崗巖細(xì)粒(Galif.)-6513（45m水排出10分鐘后）4#4(12in)(0.0250.05m)洗過(guò)的花崗巖(Ga.)1.5×1064.5×1065000（雨水，100m）5#3(24in)(0.050.1m)洗過(guò)的花崗巖(Ga.

37、)2.6×1063×10610000（雨水，100m）6大小未知洗過(guò)的石灰石(Mich.)7×10620003000(地下水,45m)7洗過(guò)的花崗巖，類似于0.75in(0.02m)的砂礫2×106100008洗過(guò)的花崗巖，類似于豌豆大小的砂礫40×10650009#57（0.75in）(0.02m)洗過(guò)的花崗巖(N.C.)190×1068000(地下水,45m)10瀝青2.6×1063×106100006×10611混凝土1×1061×109 a21100a烤箱烘干的混凝土(Hamm

38、ond and RobsonB78)。自然干燥的的混凝土因含水分其電阻率可能低得多。13.2土壤的分類和電阻率的范圍文獻(xiàn)中許多表格展示了各種土壤和巖石的電阻率范圍。RudenbergB125的表格具有非常簡(jiǎn)明的優(yōu)點(diǎn)。工程手冊(cè)和出版物（比如，SundeB130 and WennerB150）有更多詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料供使用。13.3電阻率的計(jì)算基于土壤分類的估計(jì)只給出電阻率的近似值。因此，電阻率的實(shí)際測(cè)試是必要的。這種測(cè)試應(yīng)該在變電站址內(nèi)的多個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行。在整個(gè)站址區(qū)域和相當(dāng)深度的土壤都具有相同的電阻率的變電站很少見(jiàn)到。通常情況是有多層土壤，每層有不同的電阻率。通常，橫向（水平方向）的變化也會(huì)發(fā)生，但與

39、縱向的變化相比，這些變化更為平緩。為了確定電阻率是否隨著深度有任何較大的變化，應(yīng)該進(jìn)行土壤電阻率的測(cè)試。在變化大的地方，讀數(shù)取值次數(shù)應(yīng)更多，特別是在一些讀數(shù)高到暗示有安全問(wèn)題時(shí)。表8 土壤電阻率范圍土壤類型平均電阻率（m）濕的有機(jī)土壤潮濕的土壤干燥的土壤下層的堅(jiān)石（基巖）如果電阻率隨深度略有變化，那么最好加大探針間距以獲取深層土壤電阻率的評(píng)估。這樣做是可能的，因?yàn)楫?dāng)探針間距增加時(shí)，不管由于不同土壤狀況改變有多少電流的路徑被扭曲，測(cè)試源電流在垂直和水平兩個(gè)方向上都能滲透到越遠(yuǎn)的區(qū)域(Manual on Ground Resistance TestingB102地阻測(cè)試手冊(cè))。IEEE81-198

40、3中詳盡地描述了一些測(cè)量技術(shù)。如圖19所示，Wenner四極法是最通用的技術(shù)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，四個(gè)探頭以相同間距a及相同深度b沿一條直線插入土壤中。然后測(cè)出兩個(gè)內(nèi)電極（電位極）間電壓值，除以兩個(gè)外電極（電流極）間的電流，得到電阻值R。圖19 Wenner四極法則, (44)式中:是土壤的視在電阻率,單位:·mR是實(shí)測(cè)電阻,單位:相鄰電極間距,單位:mb電極深度,單位:m如果b小于，即探頭插入土中距離很小，式（44）可簡(jiǎn)化為=2R （45）探頭間距小時(shí)，電流靠近地表流動(dòng),而間距大時(shí)，更多電流會(huì)滲透到更深的土壤。因此,在土壤各層電阻率差異不太大時(shí)，假定給定探頭間距下實(shí)測(cè)的電阻率代表了深度為的土

41、壤視在電阻率，通常這是一種合理的近似。這樣,公式（44）和公式（45）就可以用來(lái)確定深度的視在電阻率。Schlumburger-PalmerB119是Wenner法的一種改進(jìn)型。就如IEEE 81-1983中描述的那樣，對(duì)大探頭間距的情況，這種方法更為靈敏。如圖20所示和IEEE 81-1983所述，另外一種測(cè)量土壤電阻率的方法是基于三極法或電位降法的插棒法(BlattnerB11B12;PurdyB121)。這種方法中，置于待測(cè)土壤中插棒的深度Lr是變化的。另外兩根棒沿一直線較淺地插入土壤，稱為參照棒。電壓棒的位置在測(cè)試棒和電流棒之間移動(dòng)。另一可替換的方法是電壓棒置于電流棒相對(duì)的一側(cè)。其視在

42、電阻為： （46）式中：Lr是棒的長(zhǎng)度，單位：md是棒的直徑，單位：m實(shí)測(cè)視在電阻率值與棒長(zhǎng)度Lr的關(guān)系圖，提供了電阻率隨深度變化的直觀圖示。Ohio州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的試驗(yàn)證明了無(wú)論是Wenner四極法還是三極插棒法都能為建立土壤模型提供所需的信息。實(shí)際應(yīng)用中，Wenner四極法是最通用的方法。其通用有幾個(gè)原因。四極法能獲得較深土層的電阻率數(shù)據(jù)而無(wú)需把探棒插到這些土壤層內(nèi)。四極法測(cè)試無(wú)需笨重的設(shè)備。測(cè)試結(jié)果不會(huì)受到測(cè)試極電阻和測(cè)試極插入土壤時(shí)留下的孔洞電阻的顯著影響。雖然并非必然與測(cè)量方法有關(guān)，但插棒法的優(yōu)點(diǎn)是能確定地棒可插入土壤多深。如果知道了棒能插入地下多深，就能省去重新設(shè)計(jì)地網(wǎng)。通常，因?yàn)橥?/p>

43、壤中的堅(jiān)硬層，如巖石、硬粘土等，實(shí)際上不可能把測(cè)試棒更深地插入土壤中，這導(dǎo)致了數(shù)據(jù)不充分。BlattnerB11研發(fā)了一種技術(shù)，如果土壤某深度電阻率已知，它能預(yù)測(cè)10倍其深度的土壤電阻率。這種方法能在測(cè)試棒無(wú)法插入土壤很深的情況下有效地運(yùn)用。但是，在使用這種方法前，建議再看一下此技術(shù)的實(shí)際局限性。插棒法的缺點(diǎn)是：當(dāng)測(cè)試棒被深深地插進(jìn)地下時(shí)，因?yàn)檎饎?dòng)和直徑大的聯(lián)接器，會(huì)減少棒與土壤的緊密接觸，導(dǎo)致電阻測(cè)量值偏高。根據(jù)這些較高的土壤電阻率設(shè)計(jì)的地網(wǎng)可能過(guò)于保守。插棒法提供的電阻值是不精確的。電極間距大和均質(zhì)土壤的情況下，只62%的規(guī)則可用。在非均質(zhì)土壤中，這種假設(shè)會(huì)影響讀數(shù)。如果用曲線的平直部分來(lái)

44、確定測(cè)試棒電阻，在非均質(zhì)土壤中，這平直部分不能給出正確的電阻，并且除非測(cè)試棒和電流棒的間距非常大，甚至不能獲得曲線的平直部分（Dawalibi and MukhedkarB39 B44）。圖20 三極法或插棒法電路地平線電阻率測(cè)量記錄應(yīng)包括測(cè)量時(shí)的溫度數(shù)據(jù)和土壤的濕度信息。所有研究范圍內(nèi)所能得到的有關(guān)已知埋地導(dǎo)電物體的數(shù)據(jù)也應(yīng)記錄。如果埋地導(dǎo)電物體很靠近足以改變測(cè)試電流的流動(dòng)模式，則與土壤接觸的埋地導(dǎo)電物體可能使按上述測(cè)試所得到的讀數(shù)無(wú)效，對(duì)于大的或長(zhǎng)的導(dǎo)電物體尤其如此。為此，在地網(wǎng)導(dǎo)體已安裝的地區(qū)，土壤電阻率的測(cè)量會(huì)明顯失實(shí)，除了在很大的地網(wǎng)內(nèi)或靠近中心進(jìn)行淺表測(cè)量。在這種情況下，把探頭放置

45、得使地網(wǎng)對(duì)電流流型的影響降到最小，則在地網(wǎng)外短距離內(nèi)可得到少量近似讀數(shù)。雖然地網(wǎng)內(nèi)的情況并不明確，這些讀數(shù)可以近似使用，特別是如果有理由相信整個(gè)區(qū)域內(nèi)土壤相當(dāng)均勻時(shí)。13.4土壤電阻率測(cè)量的數(shù)據(jù)整理也許整理在一個(gè)場(chǎng)地中獲得的視在電阻率數(shù)據(jù)是測(cè)量項(xiàng)目中最困難的部分。基本目的是要推導(dǎo)出一個(gè)與實(shí)際土壤近似的模型。土壤電阻率在橫向和不同深度上的變化與土壤的分層有關(guān)。正如EPRITR-100863B64所描述的那樣，由于天氣情況變化，土壤電阻率會(huì)有季節(jié)性的變化。必須認(rèn)識(shí)到，土壤模型只是實(shí)際土壤情況的一個(gè)近似模型，完全一致是不太可能的。最常用的土壤電阻率模型是均勻土壤模型和雙層土壤模型。雙層土壤模型往往是

46、許多土壤結(jié)構(gòu)的很好的近似模型，而多層土壤模型可用于更復(fù)雜的土壤情況。土壤電阻測(cè)量的數(shù)據(jù)整理既可手工完成，或使用Blattner and DawalibiB13; BlattnerB11B12; EndrenyiB56; EPRITR-100622B63; EPRIEL-3982B62;EPRIEL-2699B60; Lazzara and BarbeitoB98; Meliopoulos,Papelexopoulos，Webb and BlattnerB105; Meliopoulos and PapelexopoulosB103;MooreB110; Nahman and SalamonB1

47、12; RomanB123;和 TaggB135等人描述的計(jì)算機(jī)分析技術(shù)完成。均勻土壤模型只能用于視在電阻率緩慢變化的場(chǎng)合。在均勻土壤情況下（現(xiàn)實(shí)中很少有這種情況），均勻土壤模型是相當(dāng)精確的。如果所測(cè)的視在電阻率有大的變化，均勻土壤模型不太可能產(chǎn)生精確的結(jié)果。實(shí)際土壤情況更精確的模型是雙層土壤模型。雙層土壤模型由厚度有限的上層和電阻率不同，厚度無(wú)限的下層組成。有幾種技術(shù)可以從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得到的視在電阻率確定等效的雙層土壤模型。在一些場(chǎng)合中，可以通過(guò)觀察視在電阻率與插棒測(cè)試深度的關(guān)系曲線，或通過(guò)觀察視在電阻率與Wenner四極測(cè)試中的電極間距的關(guān)系曲線來(lái)近似得到雙層土壤模型(BlattnerB10B

48、12; IEEE輔導(dǎo)教程86B87)。用于工業(yè)的計(jì)算機(jī)程序也可用來(lái)推導(dǎo)雙層土壤模型和多層土壤模型(Dawalibi and BarbeitoB38; EPRITR-100622B63; EPRIEL-2699B60; Orellara and MooneyB117)。在一些場(chǎng)合中，土壤電阻率可能表現(xiàn)為從最小值到最大值之間變化，所以等效的雙層土壤模型并可能不是一個(gè)精確模型。在這種情況下，如Dawahbi,Ma,and SoutheyB46和Dawalibi and BarbeitoB38所描述的那樣，可能要求有一個(gè)不同的土壤模型，例如多層土壤模型。13.4.1均勻土壤的假設(shè)只要沒(méi)有雙層或多層土壤

49、的計(jì)算工具可供利用，就可以用均勻土壤模型來(lái)代替多層土壤模型。不幸的是，通常很難估算相關(guān)接地參數(shù)的誤差上限，但在各層間電阻率變化比較緩慢時(shí)，土壤電阻率平均值可以用做初級(jí)近似值或用來(lái)確定土壤電阻率的數(shù)量級(jí)。如式（47）所示，取實(shí)測(cè)視在電阻率的算術(shù)平均值，可以得到均勻土壤電阻率的近似值。 （47）式中：a(1)+a(2)+ a(3)+ a(n)是在四極法中不同間距或插棒法中不同深度所測(cè)視在電阻率,單位:.mn 是總測(cè)量次數(shù)大多數(shù)土壤并不符合公式（47）的標(biāo)準(zhǔn)。在土壤電阻變化顯著時(shí)，很難建立起均勻土壤模型。因?yàn)楸局改系目绮诫妷汉徒佑|電壓公式是建立在均勻土壤模型基礎(chǔ)上，所以打算確立一個(gè)把非均勻土壤近似為

50、均勻土壤的準(zhǔn)則。采用四極法從不同的幾個(gè)地理位置上取得視在土壤電阻率數(shù)據(jù)。每個(gè)位置的土壤數(shù)據(jù)用三個(gè)不同的等效土壤模型近似。這些近似模型由一個(gè)計(jì)算機(jī)（EPRITR-100622B63）產(chǎn)生的雙層模型和兩個(gè)均勻土壤模型組成。均勻土壤模型通過(guò)實(shí)測(cè)視在電阻率數(shù)據(jù)，利用公式（47）和（48）確立。下一步，利用計(jì)算機(jī)程序（EPRITR-100622B63）計(jì)算一大小為76.2m×76.2m（250ft×250ft）有64個(gè)均勻分布接地棒的地網(wǎng)的電阻和跨步/接觸電壓。接地電極的深度取決于所采用的土壤模型。例如，在雙層土壤模型中，接地電極（棒）插到下層。這項(xiàng)研究的細(xì)節(jié)參見(jiàn)附錄E。最后，將雙層

51、模型計(jì)算的接地參數(shù)與均勻土壤模型的計(jì)算結(jié)果比較。用公式（50）計(jì)算出的的均勻土壤模型接地參數(shù)與雙層模型的計(jì)算值進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋容^。 （48）式中：(max)是視在電阻率最大值（取自測(cè)量數(shù)據(jù)），單位：m(min)是視在電阻率最小值（取自測(cè)量數(shù)據(jù)），單位：m以上的研究中用到若干假設(shè)。因此，使用公式（48）時(shí)要注意。例如，在接地地網(wǎng)中沒(méi)有接地棒時(shí)，建議不使用公式（48）(Dawalibi，Ma，and SoutheyB47)。此外，如果公式（48）算出均勻土壤的電阻率用來(lái)設(shè)計(jì)地網(wǎng)，那么接地棒至少應(yīng)插到實(shí)測(cè)電阻率與(v2)計(jì)算結(jié)果一致的深度。不同作者提出了幾種使用均勻土壤模型近似非均勻土壤模型的方法。其中

52、之一包含用上層視在電阻率平均值來(lái)計(jì)算跨步電壓和接觸電壓，用下層視在電阻率平均值來(lái)計(jì)算接地系統(tǒng)的電阻。Dawalibi，Ma，and SoutheyB46; Dawalibi and BarbeitoB38; EPRITR-100622B63; Fujimoto，Dick，Boggs，and FordB69; and Thapar and GerezB140可以提供關(guān)于所測(cè)土壤數(shù)據(jù)整理以及多層、雙層和均勻模型對(duì)接地參數(shù)影響的補(bǔ)充信息。13.4.2非均勻土壤的假設(shè)SundeB130以及他所提到的一些地理勘探書(shū)中提出另一研究方法，是針對(duì)電阻率隨深度有顯著變化情況下提出的。例如，從較寬探頭間距所獲得的讀數(shù)推出有一定厚度的兩層或多層的土壤分層情況，這可能解釋實(shí)際測(cè)量值的變化。13.4.2.1雙層土壤模型（通用）雙層土壤模型可用深度無(wú)限的下層和其上面深度有限的上層表示。在兩層土壤邊界電阻率的突變可以用折射系數(shù)來(lái)描述。折射系數(shù)K由公式（49）確定。 （49）式中：1是上層土壤電阻率，單位：m2是下層土壤電阻率，單位：m雖然對(duì)接地系