發(fā)電廠、變電所的接地裝置

1、 發(fā)電廠、變電所的接地好壞直接關(guān)系到設(shè)備和人身的安全，因而愈來愈受到人們的重視，因?yàn)榘l(fā)電廠、變電所的接地網(wǎng)不但要滿足工頻短路電流的要求，還要滿足雷電沖擊電流的要求。以前由于接地網(wǎng)的缺陷，曾發(fā)生了不少事故，事故的原因既有地網(wǎng)接地電阻方面的問題，又有地網(wǎng)均壓方面的問題。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，特別是發(fā)電廠、變電所內(nèi)微機(jī)保護(hù)、綜合自動(dòng)化裝置的大量應(yīng)用，這樣弱電元件對(duì)接地網(wǎng)的要求更高，地電位的干擾對(duì)監(jiān)控和自動(dòng)化裝置的影響不得不引起人們重視。為了保證發(fā)電廠、變電所的接地網(wǎng)必須著重解決以下問題。 （1）接地網(wǎng)的接地電阻問題，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到工頻接地短路和雷電流入地時(shí)地電位的升高。 （2）地網(wǎng)均壓?jiǎn)栴}，特別是接地網(wǎng)

2、的局部容易向電纜溝內(nèi)的電纜產(chǎn)生反擊造成控制保護(hù)設(shè)備的損壞引發(fā)惡性事故。 （3）設(shè)備接地問題，特別嚴(yán)重的是有的防雷設(shè)備，如避雷線、避雷器的接地不好，會(huì)產(chǎn)生很高的殘壓和反擊過電壓，如信陽縣110kV變電所在1992年做地網(wǎng)連通試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，110kV電壓互感器、避雷器間隙與地網(wǎng)不通，110kV系統(tǒng)與地網(wǎng)不通，結(jié)果在那幾年，年年雷雨時(shí)都打壞設(shè)備。 （4）接地線的熱穩(wěn)定，如果接地線的熱穩(wěn)定達(dá)不到要求，在接地短路電流流過時(shí)，就會(huì)把接地線燒斷，造成設(shè)備外殼帶電，還容易發(fā)生高壓向保護(hù)和控制線反擊。如平橋電廠，在1987年7月就發(fā)生過一次事故，其原因是由于35kV斷路器內(nèi)短路，而接地線又被燒斷開路，造成了高壓向

3、保護(hù)電纜反擊，使繼電保護(hù)癱瘓，事故擴(kuò)大。 一、發(fā)電廠、變電所的接地電阻一、發(fā)電廠、變電所的接地電阻 1、有效接地系統(tǒng)和低電阻接地系統(tǒng)、有效接地系統(tǒng)和低電阻接地系統(tǒng) 有效接地系統(tǒng)和低電阻接地系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所電氣裝置保護(hù)接地的接地電阻應(yīng)符合下列要求。 一般情況下，接地裝置的接地電阻應(yīng)符合下式要求 式中 R考慮到季節(jié)變化的最大接地電阻，； I 流經(jīng)接地裝置的入地短路電流。A。 2 0 0 0RI （5）接地網(wǎng)的腐蝕問題，由于接地裝置在地下運(yùn)行，故運(yùn)行條件惡劣，特別是在一些潮濕和有害氣體存在的地方，或土壤呈酸性的地方最容易發(fā)生腐蝕。腐蝕接地網(wǎng)的電氣參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，甚至?xí)斐呻姎庠O(shè)備的接地與地網(wǎng)之間

4、，地網(wǎng)各部分之間形成電氣上的開路，因而應(yīng)受到特別的重視。（2-1） 式中（2-1）中計(jì)算用流經(jīng)接地裝置的入地短路電流，采用在接地網(wǎng)內(nèi)、外短路時(shí)，經(jīng)接地裝置流入地中的最大短路電流對(duì)稱分量最大值， 該電流應(yīng)按5-10年發(fā)展后的系統(tǒng)最大運(yùn)行方式確定，并應(yīng)考慮系統(tǒng)中各接地中性點(diǎn)間的短路電流分配，以及避雷線中分走的接地短路電流。 發(fā)電廠或變電所內(nèi)外發(fā)生接地短路時(shí)，流經(jīng)接地裝置的電流可分別按下式計(jì)算 max12()(1)(1)NeNeIIIKIIK（2-2）式中 I入地短路電流，A Imax發(fā)生接地短路時(shí)的最大接地短路電流，A IN發(fā)生最大接地短路電流時(shí)，流經(jīng)發(fā)電廠、變電 所接地中性點(diǎn)的最大接地短路電流，

5、A Ke1、Ke1分別為發(fā)電廠、變電所內(nèi)或外短路時(shí)， 避雷線的工頻分流系數(shù)。計(jì)算用入地短路電流取兩式中較大的I值。 2、不接地、消弧線圈接地和高電阻接地系統(tǒng)、不接地、消弧線圈接地和高電阻接地系統(tǒng) 不接地、消弧線圈接地和高電阻接地系統(tǒng)中，發(fā)電廠、變電所電氣裝置保護(hù)接地的接地電阻應(yīng)符合下列要求。 （1）高壓與發(fā)電廠、變電所電力生產(chǎn)用低壓電氣裝置共用的接地裝置應(yīng)符合下式要求 （2-3） 但不應(yīng)大于4。 （2）高壓電氣裝置的接地裝置，應(yīng)符合下式要求 （2-4） 式中 R考慮到季節(jié)變化的最大接地電阻， I計(jì)算用的接地故障電流，A。 120RI250RI （3）消弧線圈接地系統(tǒng)中，計(jì)算用的接地故障電流應(yīng)采

6、用下列數(shù)值： 對(duì)于裝有消弧線圈的發(fā)電廠、變電所電氣裝置的接地裝置，計(jì)算電流等于接在同一接地裝置中同一系統(tǒng)各消弧線圈額定電流總和的1.25倍； 對(duì)與不裝消弧線圈的發(fā)電廠、變電所電氣裝置的接地裝置計(jì)算電流，等于系統(tǒng)中斷開最大一臺(tái)消弧線圈或系統(tǒng)中最長(zhǎng)線路被切除時(shí)的最大可能殘余的電流值。 （4）在高土壤電阻率地區(qū)的接地電阻不應(yīng)大于30，且應(yīng)符合跨步電壓和接觸電壓的要求。 3、發(fā)電廠、變電所電氣裝置雷電保護(hù)接地的接地電阻、發(fā)電廠、變電所電氣裝置雷電保護(hù)接地的接地電阻 （1）獨(dú)立避雷針（含懸掛獨(dú)立避雷線的架構(gòu)）的接地電阻。在土壤電阻率不大于500.m的地區(qū)不應(yīng)大于10，允許采用較高的電阻值，但空氣中和地中

7、距離必須 符合下列要求： 1）避雷針與配電裝置帶電部分、發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)備接地部分、架構(gòu)接地部分之間的空氣中距離，應(yīng)符合下式要求 式中 空氣中距離，m 避雷針的沖擊接地電阻， h 避雷針校驗(yàn)點(diǎn)的高度，m。 2）獨(dú)立避雷針的接地裝置與發(fā)電廠或變電所接地網(wǎng)間的地中距，應(yīng)符合式（2-6）的要求 （2-6） 式中 地中距離。 0.20.1aiSRhaSiR0.3eiSReS（2-5） 如不能滿足式（2-6）時(shí)，避雷針的接地裝置也可與主接地網(wǎng)連接，但避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至35kV及以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)之間，沿接地體的長(zhǎng)度不得小于15m。 （2）變壓器門型構(gòu)架上的避雷針、線的接地電阻

8、，除水力發(fā)電廠外，在變壓器門型架構(gòu)上和在離變壓器主接地線小于15m的配電裝置的架構(gòu)上，當(dāng)土壤電阻率大于350.m時(shí)，不允許裝設(shè)避雷針、避雷線；如不大于350.m，則應(yīng)根據(jù)方案比較經(jīng)濟(jì)效益，并經(jīng)過計(jì)算后采用相應(yīng)的防止反擊措施，并至少遵守下列規(guī)定，方可在變壓器門型構(gòu)架上裝設(shè)避雷針、避雷線。 1）裝在變壓器門型架構(gòu)上的避雷針應(yīng)與地網(wǎng)連接，并沿不同方向引出3-4根放射型水平接地體。在每根水平接地體上離避雷針架構(gòu)3-5m處裝設(shè)一根垂直接地體。 2） 直接在3-35kV變壓器的所有繞組線上或在離變壓器電氣距離不大于5m的條件下裝設(shè)閥式避雷器。 高壓側(cè)電壓為35kV的變電所，在變壓器門型架構(gòu)上裝設(shè)避雷針時(shí)，

9、變電所接地電阻不應(yīng)超過4（不包括架構(gòu)基礎(chǔ)的接地電阻）。4、其他要求、其他要求 確定發(fā)電廠、變電所接地裝置的型式和布置時(shí)，考慮保護(hù)接地的要求，應(yīng)降低接觸電位差和跨步電位差，并應(yīng)符合下列要求： （1）在110kV及以上有效接地系統(tǒng)和6-35kV低電阻接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地或異點(diǎn)兩相接地時(shí)，發(fā)電廠、變電所接地裝置的接觸電位差和跨步電位差不應(yīng)超過下列數(shù)值 ft1740.17UtfS1740.7Ut （1）發(fā)電廠和變電所酥油爆炸危險(xiǎn)，且爆炸后有可能波及發(fā)電廠和變電所內(nèi)主設(shè)備或嚴(yán)重影響發(fā)供電的建（構(gòu)）筑物，防雷電感應(yīng)的接地電阻不應(yīng)大于30。 （2）發(fā)電廠的易燃油和天然氣設(shè)施防靜電接地的接地電阻不應(yīng)大于30

10、。（2-7）（2-8） （2）3-66kV不接地、經(jīng)消弧線圈接地和高電阻接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障后，當(dāng)不迅速切除故障時(shí)，發(fā)電廠、變電所接地裝置的接觸電位差和跨步電位差不應(yīng)超過下列數(shù)值 （3）在條件特別惡劣的場(chǎng)所，例如水田中，接觸電位差和跨步電位差的允許值宜適當(dāng)降低。 ftfU500.05sfU500.2（2-9） （2-10） 三、發(fā)電廠、變電所接地裝置的熱穩(wěn)定三、發(fā)電廠、變電所接地裝置的熱穩(wěn)定 （1）在有效接地系統(tǒng)中，發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)備接地線的截面，應(yīng)按接地短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定效驗(yàn)。鋼接地線的短時(shí)溫度不應(yīng)超過400oC，銅接地線不應(yīng)超過450oC，鋁接地線不應(yīng)超過300oC。 （2）效驗(yàn)

11、不接地、消弧線圈接地和高電阻接地系統(tǒng)中電氣設(shè)備接地線的熱穩(wěn)定時(shí)，敷設(shè)在地上的接地線長(zhǎng)時(shí)間溫度不應(yīng)大于150oC，敷設(shè)在地下的接地線長(zhǎng)時(shí)間溫度不應(yīng)大于100oC。 當(dāng)按70oC的允許載流量曲線選定接地線的截面時(shí)，對(duì)于敷設(shè)在地上的接地線，流過接地線的計(jì)算電流應(yīng)采用單相接地故障電流的60%；對(duì)于敷設(shè)在地下的接地線，流過接地線的計(jì)算電流應(yīng)采用單相接地故障電流的75%。 （3）與架空送、配電線路相連的6-66kV高壓電氣設(shè)備接地線，還應(yīng)按兩相異地短路效驗(yàn)熱穩(wěn)定，接地線的短時(shí)溫度同（1）。 四、發(fā)電廠、變電所接地裝置的防腐要求四、發(fā)電廠、變電所接地裝置的防腐要求 （1）計(jì)及腐蝕影響后，接地裝置的設(shè)計(jì)使用年

12、限，應(yīng)與地面工程設(shè)計(jì)使用年限相當(dāng)。 （2）接地裝置的防腐蝕設(shè)計(jì)，宜按當(dāng)?shù)氐母g數(shù)據(jù)進(jìn)行。 （3）在腐蝕嚴(yán)重地區(qū)，敷設(shè)在電纜溝中的接地線和敷設(shè)在屋內(nèi)或地面上的接地線，宜采用熱鍍鋅；對(duì)埋入地下的接地體宜采用適當(dāng)?shù)姆栏胧?，如在接地體四周施加高效膨潤(rùn)土降阻防腐劑，或者采用陰極保護(hù)等措施。接地線與接地極或接地極之間的焊接點(diǎn)，應(yīng)涂防腐材料。 五、發(fā)電廠、變電所地網(wǎng)的形式要求五、發(fā)電廠、變電所地網(wǎng)的形式要求 發(fā)電廠、變電所電氣裝置的接地裝置，除了利用自然接地極外，敷設(shè)以水平接地體為主的人工接地網(wǎng)。 人工接地網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合，外緣各角應(yīng)做成圓弧形，圓弧的半徑不宜小于均壓帶間距的一半。接地網(wǎng)內(nèi)應(yīng)敷設(shè)水平均壓帶。

13、接地網(wǎng)的埋設(shè)深度不宜小于0.6m，有條件的埋設(shè)在1m以下。北方凍土區(qū)應(yīng)埋設(shè)在凍土層以下。 接地網(wǎng)可采用長(zhǎng)孔網(wǎng)或方孔網(wǎng)，但方孔網(wǎng)的均壓，特別是在沖擊電流作用下的均壓效果要好得多。 接地網(wǎng)的均壓帶可采用等距或不等距布置。 35kV以上變電所接地網(wǎng)邊緣經(jīng)常有人出入的走道外，應(yīng)鋪設(shè)礫石、瀝青路面或在地下裝設(shè)兩條與地網(wǎng)相連的均壓帶。 六、發(fā)電廠、變電所設(shè)備接地要求六、發(fā)電廠、變電所設(shè)備接地要求 （1）發(fā)電廠、變電所電氣裝置中下列部位應(yīng)專門敷設(shè)接地線接地： 1) 發(fā)電機(jī)座或外殼、出線柜、中性點(diǎn)柜的金屬底座和外殼、封閉母線的外殼； 2) 110kV及以上的鋼筋混凝土構(gòu)件支座上電氣設(shè)備的金屬外殼； 3) 箱式

14、變電所的金屬箱體； 4) 直接接地的變壓器中性點(diǎn)； 5) 變壓器、發(fā)電機(jī)、高壓并聯(lián)抗器中性點(diǎn)所接消弧線圈、 接地電抗器、電阻器或變壓器等的接地端子。 6) GIS的接地端子； 7) 避雷器，避雷針、線等的接地端子。 （2）發(fā)電廠、變電所GIS的接地線及其連接應(yīng)符合以下要求： 1）三相共箱式或分相式的GIS，其基座上的每一接地母線應(yīng)采用分設(shè)其兩端的接地線與發(fā)電廠或變電所的接地網(wǎng)連接。接地線并應(yīng)和GIS室內(nèi)環(huán)形接地母線連接。接地母線較長(zhǎng)時(shí)，其中部宜另加接地線，并連接至接地網(wǎng)。接地線與GIS接地母線采用螺栓連接式，并應(yīng)采取防腐蝕措施。 2）當(dāng)GIS露天布置或裝設(shè)在室內(nèi)與土壤直接接觸的地面上時(shí)。其接地

15、開關(guān)、金屬氧化物避雷器的專用接地端子與GIS接地母線的連接處，宜裝設(shè)接地裝置。 3）GIS室內(nèi)應(yīng)敷設(shè)環(huán)形接地母線，室內(nèi)各種設(shè)備需接地的部位應(yīng)以最短路徑與環(huán)形接地母線連接。GIS布置于室內(nèi)樓板上時(shí)，其基座下的鋼筋混凝土地板中的鋼筋應(yīng)焊接成網(wǎng)，并和環(huán)形接地母線相連接。 （3）發(fā)電廠、變電所配電裝置構(gòu)架上的避雷針（含懸掛避雷線的架構(gòu)）的集中接地裝置，應(yīng)與主接地網(wǎng)連接，由連接點(diǎn)至變壓器接地點(diǎn)沿接地極的長(zhǎng)度不應(yīng)小于15m。 （4）與發(fā)電廠主廠房、主控樓，變電所電氣裝置地網(wǎng)之間的連接方式，應(yīng)采取加強(qiáng)分流，裝設(shè)集中接地裝置。設(shè)備的接地點(diǎn)盡量遠(yuǎn)離避雷針接地引下線的入地點(diǎn)，避雷針接地引下線盡量遠(yuǎn)離電氣設(shè)備等，并

16、宜在靠近避雷針的發(fā)電機(jī)出口處裝設(shè)一組旋轉(zhuǎn)電機(jī)閥式避雷器。 主控室、配電室和35kV及以下變電所的屋頂上，如裝設(shè)直擊雷保護(hù)裝置時(shí)，若為金屬屋頂或屋頂上有金屬結(jié)構(gòu)，則將金屬部分接地；若屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，則將其焊接成網(wǎng)狀接地；若結(jié)構(gòu)為非導(dǎo)電的屋頂時(shí)，則采用避雷帶保護(hù)，該避雷帶的網(wǎng)格為8-10m，每隔10-20m設(shè)引下線接地。 上述接地引下線與主接地網(wǎng)連接，應(yīng)在連接處加裝集中接地裝置。 （5）發(fā)電廠易燃油、可燃油、天然氣和氫氣等貯罐、裝卸油臺(tái)、鐵路軌道、管道、鶴管套筒及油槽車等防靜電接地的接地位置、接地線、接地極布置方式等，應(yīng)符合下列要求： 1）鐵路軌道、管道及金屬橋臺(tái)，應(yīng)在其始端、末端，分支處以

17、及每隔50m處設(shè)防靜電接地，鶴管應(yīng)在兩端接地。 2）廠區(qū)內(nèi)的鐵路軌道應(yīng)在兩處用絕緣裝置與外部軌道隔離。兩處絕緣裝置間的距離應(yīng)大于一列火車的長(zhǎng)度。 3）凈距小于100mm的平行或交叉管道，應(yīng)每隔20m用金屬線跨接。 4）不能保護(hù)良好電氣接觸的閥門、法蘭、彎頭等管道連接處也應(yīng)跨接?？缃泳€可采用直徑不小于8mm的圓鋼。 5）油槽車應(yīng)設(shè)防靜電接地卡。 6）易燃油和天然氣浮動(dòng)貯罐頂，應(yīng)用可繞的跨接線與罐體相連，且不應(yīng)少于兩處?？缃泳€可用截面不小于25mm2鋼絞線或軟銅線。 7）浮動(dòng)式電氣測(cè)量的鎧裝電纜應(yīng)埋入地中，長(zhǎng)度不宜小于50m。 發(fā)電廠、變電所的接地網(wǎng)一般為網(wǎng)格式地網(wǎng)，論形式可分為長(zhǎng)孔地網(wǎng)和方孔接地

18、網(wǎng)，如地網(wǎng)面積相同，方孔地網(wǎng)要比長(zhǎng)孔地網(wǎng)所用的鋼材要多些，但方孔地網(wǎng)由于其均壓特性、沖擊特性都優(yōu)于長(zhǎng)孔地網(wǎng)。同時(shí)，方孔地網(wǎng)也更有利于地面設(shè)備的接地。 8）金屬罐體鋼板的接縫、罐頂與罐體之間以及所有管、閥與罐體之間，應(yīng)保證可靠的電氣連接。 若發(fā)電廠、變電所的接地網(wǎng)所占面積A，則當(dāng)該面積內(nèi)全部鋪滿鋼材，即地網(wǎng)成為一面積為A的金屬板時(shí)，其接地電阻可達(dá)最小值。反之，把水平接地體減少到只剩一個(gè)勾劃出地網(wǎng)輪廓的外框上時(shí)，接地電阻將達(dá)到最大值。如果把發(fā)、變電所的地網(wǎng)所占面積用一等值的圓面積近似取代，則地網(wǎng)接地電阻的最小值R1和最大值R2可分別用圓盤電極和圓環(huán)電極的接地電阻計(jì)算公式進(jìn)行估算，即114hbR(1

19、)R(1)4bb8bb2.6h或2222264blRlnR(ln0.48)4bhd2 lhd或（2-11）（2-12）其中 式中 h 埋深，m； b 圓盤、環(huán)的等效半徑，m； d 接地導(dǎo)體等效直徑，m；AlbA2, 取A=100100（m2），d=0.02m，h=0.8m，b= A=56.42m， 代入式（2-11）或式（2-12），可得地網(wǎng)接地電阻的最小值R1=0.435，最大值R2=0.734。也就是說，即使我們把地網(wǎng)內(nèi)全部鋪滿鋼材，接地電阻不過下降 %41734. 0435. 0734. 0，這是因?yàn)閮?nèi)部的鋼材被四周的輪廓所屏蔽，電流絕大部分都是由四周的輪廓所散出的緣故?？梢?，在地網(wǎng)內(nèi)鋪

20、設(shè)很多鋼材，對(duì)降低接地電阻的效果是不大的。 由于和相差不太大，所以在估算實(shí)際的網(wǎng)狀接地極的接地電阻時(shí)，可以用在的基礎(chǔ)上加修正項(xiàng)的方法。略去埋深h的影響，把式（2-11）簡(jiǎn)化為 這樣，實(shí)際網(wǎng)狀接地電極的接地電阻可按下式估算 式中 L接地體（包括水平與垂直的）總長(zhǎng)度，m 面積為A的金屬板的接地電阻 考慮到實(shí)際地網(wǎng)不是金屬板而引入的修正項(xiàng)，它比前一項(xiàng)要小很多。 sR0.444b4 AAR 0.44R 0.44LAA 0.44AL（2-13）（2 -14） 也就是說，當(dāng)=100.m時(shí)，為得到0.5的接地電阻，接地網(wǎng)的面積不能小于100100（m2） 二、用內(nèi)插法計(jì)算接地網(wǎng)的接地電阻二、用內(nèi)插法計(jì)算接地

21、網(wǎng)的接地電阻 1、圓環(huán)或圓盤的接地電阻、圓環(huán)或圓盤的接地電阻 由于發(fā)電廠、變點(diǎn)所的地網(wǎng)占地面積一般都比較大，垂直接地體對(duì)地網(wǎng)接地電阻所起的作用不大，又由于實(shí)際地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)介于圓盤和圓環(huán)之間，且圓盤和圓環(huán)的接地電阻相差又不太大，所以圓形地網(wǎng)的接地電阻可以用圓盤和圓環(huán)的接地電阻為基礎(chǔ)，用內(nèi)插法求出。 參照式（2-11）所給出的圓盤的接地電阻計(jì)算公式和式（2-12）所給出的圓環(huán)的接地電阻計(jì)算公式，把圓形地網(wǎng)的接地電阻計(jì)算公式內(nèi)插為下面的形式R0.5A （2-15） 式中 A圓形地網(wǎng)的占地面積 L水平接地體的總長(zhǎng)度 和 待定系數(shù)，可根據(jù)圓環(huán)和圓盤的接 地電阻定出。 注意到，當(dāng) 時(shí)，R應(yīng)等于圓盤的接地電阻

22、，即 因此，待定系數(shù)，必定為1。 1214 ARK1ln0.48K4.6h2 Lhd8A1A1K2KL111K114.6h4.6h8 A8 A11AA（2-16） 當(dāng) 時(shí)，R應(yīng)等于圓環(huán)的接地電阻，即 L2 b2A （2-17）)5452. 04(ln2)1 (22. 0172)6 . 411 (5)6 . 4111 (2)48. 04(ln4)48. 04(ln4)6 . 411 (821222BhdALBARKKAhAhKhdAAKhdAAAhA接地電阻計(jì)算公式為），即可得圓形地網(wǎng)的代入式（和把因此有 其中 2、方形和矩形地網(wǎng)的接地電阻、方形和矩形地網(wǎng)的接地電阻 （1）方形地網(wǎng)。考慮到保持周

23、長(zhǎng)不變將圓環(huán)改變?yōu)榉娇蚝?，占地面積將由原來的A縮小為 ，把式（2-18）第二項(xiàng)中的A用 取代，再在第一項(xiàng)中考慮圓盤變?yōu)榉桨宓男拚?，可得方形地網(wǎng)的接地電阻公式為 （2-19） 即方形地網(wǎng)的接地電阻等于方板接地電阻的接地電阻 加上一個(gè)修正項(xiàng) ，據(jù)此，矩形地網(wǎng)的接地電阻也可寫成矩形板接地極的接地電阻和某一電阻增量之和。 A4A4AR0.213(1B)(ln5B)2 L9hdAAR(ln5B)2 L9hdRAhB6 . 411（2-18）（2-20） （2）矩形板長(zhǎng)寬比 的地網(wǎng)。根據(jù)不同的長(zhǎng)寬比時(shí)矩形板接地極的計(jì)算結(jié)果，當(dāng)矩形板的長(zhǎng)寬比為 時(shí)，矩形電極的接地電阻計(jì)算公式可以方板電極的計(jì)算公式為基礎(chǔ)，

24、擬為 （2-21） 用式（2-21）取代式（2-19）右側(cè)的第一項(xiàng)，保留方形地網(wǎng)中 的函數(shù)形式，用矩形地網(wǎng)的面積ab取代A，即可得矩形（包括方形）地網(wǎng)的接地電阻計(jì)算公式為 式中 a8ba8baR(0.220.007)(1B)bARaabR(0.220.007)(1B)(ln5B)b2 L9hdababhB6 . 411（2-22） 式（2-22）可用來計(jì)算 的任何矩形地網(wǎng)的接地電阻，其誤差一般小于2%。 （3）任意矩形地網(wǎng)。 在保持矩形地網(wǎng)的外框周長(zhǎng) L1=2（a+b）不變的情況下，改變a與b的比值，使a=b時(shí)，地網(wǎng)的接地電阻將等于方形地網(wǎng)的接地電阻；當(dāng) 時(shí)，地網(wǎng)的接地電阻將趨近于一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)

25、= L1/2的單根水平接地體的阻值 。因此矩形地網(wǎng)的接地電阻可在方形地網(wǎng)時(shí)的 和單根水平接地極時(shí)的 間取值，并寫成下面的形式 （2-23） 考慮到由地網(wǎng)衍生出的單根水平接地體是由矩形的兩邊長(zhǎng)所成，其直徑可近似地取為原有接地體的兩倍，這樣將有 （2-24） a8bzRfRzRzzf12abRR(RR)()L21z1LR(ln0 .6 )L8 h da / b 又考慮到方形地網(wǎng)的接地電阻將隨所敷設(shè)的網(wǎng)狀均壓帶數(shù)的增加而減小，當(dāng)接地體的總長(zhǎng)度 時(shí)，方形地網(wǎng)的接地電阻 將等于方板電極的接地電阻R；當(dāng)接地體的總長(zhǎng)度L為其外框的長(zhǎng)度L1，即L= L1時(shí)，方形地網(wǎng)的接地電阻 將等于方框電極的接地電阻R2 。

26、因此方形地網(wǎng)的接地電阻可在方形電極時(shí)的 和方框電極時(shí)的和方框電極時(shí)的R2 間取插值，并寫成下面的形式 式中 可近似求出為 R2則可用式（1-1）求得為L(zhǎng) fRfRRa1f2LR(RR)()RLR4hR(1)4 AA（2-25）（2-26） 取 ，即按周長(zhǎng)相等的條件進(jìn)行矩形和方形地網(wǎng)的換算，式（2-25）、式（2-26）和式（2-27）可改寫為下面的形式，即 2121LR( ln1)2Lh dabA2a1f2LR(RR )()RL1116hR(1)LL2121LR(ln1)2 Lhd（2-27）（2-28）（2-29）（2-30） 式（2-28）和式（2-23）中的和可根據(jù)計(jì)算機(jī)程序計(jì)算的結(jié)果擬

27、合，它們分別為 這樣即可算出任意a/b值下的矩形地網(wǎng)接地電阻，其誤差在2%范圍內(nèi)。 三、垂直接地體對(duì)地網(wǎng)接地電阻的影響三、垂直接地體對(duì)地網(wǎng)接地電阻的影響 為了搞清垂直接地體對(duì)降低地網(wǎng)的總接地電阻的作用，可比較一下圓盤接地體的接地電阻和帶垂直電極的圓盤接地體的接地電阻，作為圓盤下打垂直電極的極限情況。我們來計(jì)算一個(gè)厚度為a的圓盤（相當(dāng)于在圓盤下一根挨一根密密麻麻地敷設(shè)長(zhǎng)度為a的垂直電極）的接地電阻，注意到垂直電極的長(zhǎng)度一般不超過2.5m，要比地網(wǎng)的等值半徑小得多。 15. 01)(LL17. 0)100(abL（2-31）（2-32） 因此，這一厚度為a的圓盤可以近似為半個(gè)扁球體，其短半徑為a，

28、長(zhǎng)半徑為b。在由拉麥方法所得出的橢球體的電容計(jì)算公式中，令=0，b=c，即可求出扁球體的電容為 （2-33） 由此可得半個(gè)扁球體的接地電阻為 （2-34） 比較式（2-13）和式（2-34）可知，打許多密密麻麻的垂直接地體對(duì)降低接地電阻所起的作用不過為222214baCbasinb221422baRsinb2babababbRRR22122343sin21 （2-35） 表2-1中給出了按式（2-35）計(jì)算所得的，不同面積地網(wǎng)中垂直接地極對(duì)降低地網(wǎng)接地電阻所起的作用，其中地網(wǎng)為方形由9根9根、40mm40mm扁鋼水平排列組成，垂直接地體為均勻分布的81根2.5m長(zhǎng)的接地體，表中同時(shí)列出了模擬試

29、驗(yàn)的結(jié)果。模擬試驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算結(jié)果非常接近，可見在大中型地網(wǎng)中，垂直接地體對(duì)降低接地網(wǎng)工頻接地電阻的作用很小，約為2%-8%。 這就是說，如果在大中型地網(wǎng)內(nèi)密密麻麻地打許多垂直接地極，由于其互相的屏蔽作用并不能起到有效的降阻作用，因而垂直接地極只是裝設(shè)在主變壓器、避雷針、避雷器下面，為了加強(qiáng)沖擊電流的擴(kuò)散而裝設(shè)的集中接地體。用于降阻的只是在接地網(wǎng)的外緣，并且垂直 接地極互相間的間距應(yīng)大于垂直接地體長(zhǎng)度的2倍。 另外，墊土層所回填的雙層土壤，為了貫穿下層土壤，可用垂直極進(jìn)行貫穿。為了降阻，也可打較深的豎井，用較長(zhǎng)的垂直極，把平面地網(wǎng)變?yōu)榱Ⅲw接地體進(jìn)行降阻。 地網(wǎng)所占面積A（m2） 10000 72

30、25 6480 2500 2500 模擬試驗(yàn)結(jié)果 _3.2% 5.7% 8% 理論計(jì)算結(jié)果 2.8% 3% 4% 5.2% 8.4% 第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)電廠、變電所地面電位分布發(fā)電廠、變電所地面電位分布 由于土壤電阻的存在，電流自接地電極往周圍土壤流散時(shí)，會(huì)在土壤中產(chǎn)生壓降并形成一定的地表電位分布。因此，當(dāng)人在接地極附近走動(dòng)時(shí)，人的兩腳將處于大地表面的不同電位點(diǎn)上。兩腳間的跨距T，我國(guó)取0.8m，國(guó)外多用1m，相當(dāng)于人的跨距的地面兩點(diǎn)間的電位差，稱為跨步電勢(shì)Ek。當(dāng)人站立于電極附近的地面上用手去接觸電氣設(shè)備外殼時(shí)，人的是手和腳將具有不同的電位，地面上離設(shè)備水平距離為0.8m處與設(shè)備外殼離地面高1

31、.8m處兩點(diǎn)間的電位差 ，稱為接觸電勢(shì)Ej。顯然，當(dāng)跨步電勢(shì)或接觸電勢(shì)超過一定值時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致人體的觸電事故。另外，當(dāng)接地短路電流經(jīng)地網(wǎng)的某一點(diǎn)入地時(shí)，還會(huì)造成地網(wǎng)的局部電位升高。如果附近有弱電設(shè)施或控制、保護(hù)等弱電線路存在，這高電位會(huì)向弱電設(shè)備產(chǎn)生反對(duì)弱電設(shè)施構(gòu)成危害產(chǎn)生事故，這樣的事故已不鮮見。因此，對(duì)于發(fā)電廠、變電所的接地網(wǎng)地面的電位分布應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真的研究，從而采取必要的措施，來限制跨步電勢(shì)、接觸電勢(shì)和局部電位升高。 一、發(fā)電廠、變電所經(jīng)接地裝置的入地短路電流及一、發(fā)電廠、變電所經(jīng)接地裝置的入地短路電流及電位計(jì)算電位計(jì)算 1、流經(jīng)接地裝置的電流流經(jīng)接地裝置的電流 接地網(wǎng)地面的跨步電勢(shì)Ek，設(shè)

32、備的接觸電勢(shì)Ej 和地網(wǎng)的局部電位升高，無不與流經(jīng)接地網(wǎng)的接地短路電流有關(guān)，因此，我們首先要對(duì)接地短路電流進(jìn)行計(jì)算。 廠或所內(nèi)、外產(chǎn)生接地短路時(shí)，流經(jīng)接地裝置的電流可別按下式計(jì)算 maxNe1I(II )(1 K )Ne 2II (1K)（2-36）（2-37） 式中 I入地短路電流，A； 接地短路時(shí)的最大接地短路電流，A； 發(fā)生最大接地短路電流時(shí)，流經(jīng)發(fā)電廠、變電所接地中性點(diǎn)的最大接地短路電流，A； 、 分別為廠、所內(nèi)外短路時(shí)避雷線的工頻分流系數(shù)。 計(jì)算用入地短路電流取上兩式中較大的I值。 2、避雷線的工頻分流系數(shù)計(jì)算避雷線的工頻分流系數(shù)計(jì)算 （1）接地網(wǎng)內(nèi)短路時(shí)，工頻分流系數(shù)可用下式計(jì)算

33、maxINIe1Ke2K（2-38）eKbomobomoeZZZZ)1 (1 初步估計(jì)時(shí)， =0.5。 （2） 接地網(wǎng)外短路時(shí)，工頻分流系數(shù)為 初步估計(jì)時(shí)， =0.1。 上兩式中 （2-40） e1Ke2Kbbe1(1)4b4b（2-39）bomoeZZK2gboRZb3（2-41） 1000)ln189. 015. 0(21avgmoLDDjZ 式中 線路平均檔距，m； 接地網(wǎng)的工頻接地電阻，； 架空輸電線路導(dǎo)線與地線間平均檔距的零序互感抗，； 避雷線對(duì)導(dǎo)線的幾何平均距離，m； 避雷線平均檔距的零序阻抗，。 其中 式中 f 頻率，取50Hz； 線路所經(jīng)地段的土壤電阻率平均值，.m。 對(duì)雙避雷

34、線時(shí)avLgR1 2D3g11av1.94 10Df10av61 21 A1 B1 C2 A2 B2 CDDDDDDDmoZboZ （2-42） 單避雷線時(shí) 上兩式中 1號(hào)避雷線對(duì)導(dǎo)線A、B、C相的距離，m； 2號(hào)避雷線對(duì)導(dǎo)線A、B、C相的距離，m。 表達(dá)為 式中 P 避雷線根數(shù)； r 避雷線電阻，/km，見表2-2； 等價(jià)避雷線的幾何平均半徑，m。 雙避雷線時(shí) ， 單避雷線時(shí) = 。 31 21 A1 B1 CDDDD1 A 1 B 1 CD D D2 A2 B2 CDDDbRbmmRr DbRmrboZ1000ln189. 015. 03avbgboLRDjprZ （2-43） 上兩式中

35、避雷線間的距離，m。 其中 ，用于鋼芯鋁線； 為避雷線半徑，m，其值見表2-2。表2-2 鋼絞線和鋼芯鋁線的電阻和內(nèi)感抗 用于鋼絞線 xne為單位長(zhǎng)度鋼絞線的內(nèi)感抗，/km，見表2-2。mDm0r0.95r0r 鋼絞線 GJ 截面/半徑（mm2/mm） 35/3.9 50/4.6 70/5.75 電阻（/km） 4.6 3.5 2.2 內(nèi)感抗（/km） 2.4 1.5 1.2 鋼芯鋁線LGJ截面/半徑（mm2/mm） 120/7.6 150/8.5 185/9.5 電阻（/km） 0.27 0.21 0.17 ne6.9xm0rr10(m) 3、計(jì)算工頻分流系數(shù)的要點(diǎn)、計(jì)算工頻分流系數(shù)的要點(diǎn)

36、（1）計(jì)算工頻分流系數(shù)時(shí)，應(yīng)先了解避雷線有無絕緣裝置。對(duì)于絕緣裝置的避雷線，才考慮避雷線的分流。 （2）計(jì)算接地網(wǎng)內(nèi)短路避雷線的工頻分流系數(shù)時(shí)，需已知接地網(wǎng)的接地電阻，其方法如下： 1）預(yù)先估計(jì)一個(gè)可能達(dá)到的接地電阻Rg，由式（2-36）和式（2-37）算出I，而I和Rg的乘積應(yīng)滿足IRg2000V。 2）如果估計(jì)到I4000A，則取Rg=0.5。 3）在高電阻地區(qū)，如不能滿足Rg0.5，或Rg2000/I時(shí)，可按現(xiàn)場(chǎng)情況取一個(gè)接地電阻Rg，但不得超過5，由式（2-36）和式（2-37）可算出I。除驗(yàn)算接觸電勢(shì)和跨步電勢(shì)外，還應(yīng)驗(yàn)算工頻反擊過電壓。 有多回與系統(tǒng)連接的架空輸電線路時(shí)，計(jì)算用的工

37、頻分流系數(shù)Ke2應(yīng)取其中分流系數(shù)最小者?！纠?-1】如圖2-1所示，已知一回110kV線路的參數(shù)：導(dǎo)線型號(hào)LGJ185，避雷型號(hào)GJ50，平均檔距Lav=300m，接地短路點(diǎn)單相接地短路電流Ik=4663A，流經(jīng)電廠變壓器接地中性點(diǎn)的單相接地短路電流 IN=1383A。 解：（1）計(jì)算 1） 計(jì)算 ，若=500.m，則 eZZbomo,3282211130337. 01000300)4 . 51940ln189. 015. 0()(4 . 51 . 76 . 315. 612)(194010500501094. 1jmogejZmDmD可得由圖圖2-1 110kV線路，直線桿示意圖（m） 2）

38、計(jì)算 。避雷線根數(shù)p=1；避雷線電阻由表2-2查得r0=4.610-3/m，避雷線內(nèi)感抗 =1.5/km，則等價(jià)避雷線的幾何平均半徑為 3）計(jì)算 ，設(shè)全廠接地電阻為Rg=1.32，故得036.9 1.513b13j33 14()R4.6 10102.055 10(m)3 3.51940300Z(0.15j0.189 ln)12.055 1010003.82enexe000j33 14boj33 14gj14 6Z3.82eb0.965e3R3 1.32e0.399所以boZ （2）接地短路發(fā)生在接地網(wǎng)內(nèi)時(shí)，工頻分流系數(shù)Ke1及入地短路電流I值的計(jì)算。 由式（2-38）得 由式（2-36）得 I

39、=（4662-1383）（1-0.415）=1919（A） （3）接地短路發(fā)生在接地網(wǎng)時(shí)， 、I值的計(jì)算。 由式（2-39）得 由式（2-37）得 I=1383（1-0.0862）=1263（A）000j32 82j49 18e2j33 140.337eK0.0882e0.05773.82ee2K415. 0419. 0399. 082. 3337. 0182. 3337. 04571414328282143382321000000 jjjjjjeeeeeeeK （4）接地裝置的電位 發(fā)生接地故障時(shí)，接地裝置的電位按下式計(jì)算 Eg=IRg （2-44） 式中 I計(jì)算用入地短路電流，A Rg接地

40、裝置（包括人工接地網(wǎng)極其連接的 所有其他自然接地體）的接地電阻，。 二、跨步電勢(shì)和接觸電勢(shì)及其計(jì)算二、跨步電勢(shì)和接觸電勢(shì)及其計(jì)算 接地短路電流經(jīng)接地裝置流向大地時(shí)，由于不同形狀和不同埋深的電極會(huì)有不同形狀的地表電位分布，因此最大跨步電勢(shì)Ekm和最大接觸電勢(shì)Ejm出現(xiàn)的位置將和電極的形式、尺寸以及埋深有關(guān)，但一般均在電極附近。 土壤分層的情況下，Ekm和Ejm的數(shù)值及出現(xiàn)的位置也會(huì)受下層土壤電阻率的影響，但根據(jù)電流場(chǎng)的基本公式E=j可推知，跨步電勢(shì)和接觸電勢(shì)主要是由電極附近的地表電流密度j決定的。 而上層土壤厚度足夠大時(shí)，電極附近的電流密度將主要由電極的形狀、尺寸和埋深決定，基本不受下層土壤的影

41、響。計(jì)算表明，當(dāng)流入電極的電流不變時(shí)，只要上層土壤的厚度10倍于人的跨步距離，則下層土壤所引起的跨步電勢(shì)和接觸電勢(shì)的變化一般不會(huì)超過10%。因此，在計(jì)算跨步電勢(shì)和接觸電勢(shì)時(shí)，可只考慮上層土壤的作用，按均勻土壤處理，在雙層土壤時(shí)再略加修正即可。 對(duì)給定的電極，接地電阻R具有一定的數(shù)值，此時(shí)Ekm和Ejm將隨著流入接地電極的電流I，或電極的電位U=IR而變化，但它在電極電位中所占的百分比將是一個(gè)常量。如果把最大跨步電勢(shì)和相應(yīng)的電極電位的比值稱為跨步電勢(shì)系數(shù)Kk, 即 kmkmkEEKUIR（2-45） 把最大接觸電勢(shì)Ejm和相應(yīng)的電極電位的比值，稱為接觸電勢(shì)系數(shù)Kj，即 （2-46） 則接地網(wǎng)的均

42、壓性就可以用這兩個(gè)指標(biāo)來衡量。 雙層土壤時(shí)接地電極的垮步電勢(shì)系數(shù) 和接觸電勢(shì)系數(shù) ，可按照流入接地電極的電流不變，同一接地電極的最大跨步電勢(shì)和最大接觸電勢(shì)不變的原則寫出。如果雙層土壤中電極的接地電阻為R, 則有 （2-47） 式中 上層土壤的電阻率； 雙層土壤中計(jì)算接地電阻所用的等值電阻率。jmjmj0EEKUIRkKjKkmkm1kkdjmjm1jjdEERKKIRIRREERKKIRIRR1d 顯然不同形狀和不同埋設(shè)方式的接地裝置，將具有不同的跨步電勢(shì)系數(shù)和接觸電勢(shì)系數(shù)。 （1）均壓帶等距布置時(shí)接地網(wǎng)地表面的最大接觸電位差、跨步電位差的計(jì)算。 1）最大接觸電位差可按下式計(jì)算 （2-48）

43、式中 最大接觸電位差，V； 最大接觸電位差系數(shù)； 接地裝置的電位，V。 當(dāng)接地極的埋設(shè)深度h=0.6-0.8m時(shí)， 可按下式計(jì)算 式中， 、 、 和 為系數(shù)，對(duì)3030（m2）的接地網(wǎng)，可按式（2-50）計(jì)算maxtmaxgUKUmaxUtmaxKgUtmaxKtmaxd1nsUK K K KdK1KnKsK（2-49） 式中 n均壓帶根數(shù) d均壓帶等效直徑，m 接地的長(zhǎng)度和寬度 。 2) 接地網(wǎng)外的地表面最大跨步電位差可按下式計(jì)算 式中 最大跨步電位差； 最大跨步電位差系數(shù)； 接地裝置的電位，V。 d14121nsK0.841 0.225lgdK1.0()K1.1 L /L ()K0.076

44、0.776/nK0.2340.414lg S方孔接地網(wǎng)長(zhǎng)孔接地網(wǎng)21L ,LsmaxsmaxgUKUsmaxUsmaxKgU（2-50） （2-51） 正方形接地網(wǎng)的最大跨步電位差系數(shù)可按下式計(jì)算 （2-52） 式中 A接地網(wǎng)面積 ，m2； 而 T=0.8m，即跨步距離。 對(duì)于矩形接地網(wǎng)，n值由下式計(jì)算 式中 接地網(wǎng)的外緣邊線總長(zhǎng)度，m L 水平接地極的總長(zhǎng)度，m。22smax222h(hT/2)20.4sK(1.5a )ln/lnh(hT/2)dh1.142n2Aa0.35()()n300.1 n 1/200LLn2()()L4 A0L（2-53） （2）均壓帶非等間距布置時(shí)正方形或矩形接地

45、網(wǎng)地表面的最大接觸電位差和最大跨步電位差的計(jì)算 。 1） 接地網(wǎng)地表面最大接觸電位差仍采用式（2-48）計(jì)算，但 變?yōu)?（2-54） 式中各系數(shù)依次為最大接觸電位差的等效直徑系數(shù)、埋深系數(shù)、形狀系數(shù)、網(wǎng)孔數(shù)系數(shù)和根數(shù)影響系數(shù)，且tmaxKtmaxtdthtltmaxtntsKK K K KK K82121213max121256410. 0054. 0)(/(132. 0/217. 0021. 0021.240837. 2)(/(002. 0168. 0095. 0257. 0522. 0401. 0AKnnnnnnKhKLLLLKhKdKtstnttlthtl 式中 A-接地網(wǎng)面積，m2；

46、沿長(zhǎng)方向布置的均壓帶根數(shù)； 沿寬方向布置的均壓帶根數(shù)； h 水平均壓帶的埋設(shè)深度； d均壓帶等效直徑，m； 接地網(wǎng)的長(zhǎng)度和寬度。 2）接地的最大跨步電位差仍用式（2-51）計(jì)算，但 變?yōu)?（2-55） 式中各系數(shù)依次為對(duì)最大跨步電位差的等效直徑、埋深、形狀、網(wǎng)孔數(shù)和根數(shù)的影響系數(shù)1n2n21L ,LsmaxKsmaxsdshslsmaxsnssKK K K KK K 式中 m-接地網(wǎng)孔數(shù)，其中m=( -1)( -1) 當(dāng)人站在網(wǎng)孔中心附近地面電位的最低點(diǎn)，用手去接觸接地的金屬導(dǎo)體時(shí)，人的手和腳間將有最大的電位差，這一電位差叫做網(wǎng)孔電勢(shì)。地網(wǎng)的最大網(wǎng)孔電勢(shì)也就是最大接觸電勢(shì)。方孔地網(wǎng)的最大接觸電

47、勢(shì)總是出現(xiàn)在地網(wǎng)的邊角網(wǎng)孔處；長(zhǎng)孔地網(wǎng)的最大接觸電勢(shì)則發(fā)生在相當(dāng)與方格邊角孔的地方。雖然邊角網(wǎng)孔中地面電位的最低點(diǎn)往往偏離網(wǎng)孔中心沿對(duì)角線的方向外移。然而為方便起見，可把地網(wǎng)的最大接觸電勢(shì)定義為邊角網(wǎng)孔（或相當(dāng)于邊角網(wǎng)孔）中心地面對(duì)地網(wǎng)的電位差。23sd2.789hshsl2121smaxnsn2121ssK0.5740.64 dK383.864eK0.7410.011(L/ L )(LL )K 0.0561.072 / mK0.8490.234n / n (nn )K0.071.08 A1n2n 在式（2-49）中，Kn為地網(wǎng)單方向的平行均壓帶根數(shù)n的影響系數(shù)，Kd為水平接地體導(dǎo)線直徑d的影

48、響系數(shù)，Ks為地網(wǎng)面積A的影響系數(shù)。在工程中常用的地網(wǎng)埋深0.6-0.8m的范圍內(nèi)，埋深的變化對(duì)接觸電勢(shì)的影響很小，地網(wǎng)的接觸電勢(shì)系數(shù)將隨n的增大而減小。在同一n下，接觸電勢(shì)系數(shù)則隨d的減小而增大，隨面積A的減小而減小，且長(zhǎng)孔地網(wǎng)的接觸電勢(shì)系數(shù)比方孔地網(wǎng)為大。 如果地網(wǎng)的均壓帶根數(shù)n（縱、橫兩個(gè)方向之和）相等，當(dāng)n小于16根時(shí)，長(zhǎng)孔的Kn比方孔的Kn小，當(dāng)n大于16根時(shí)，長(zhǎng)孔的Kn比方孔的Kn大，這是因?yàn)楫?dāng)n較大時(shí)，在由縱方向平行均壓帶組成的長(zhǎng)孔地網(wǎng)中，沿著縱方向的電位差很小，接觸電勢(shì)的主要分量是橫方向的電位差。在這種情況下再增加縱方向的平行均壓帶效果已不大，如果能加上橫向的平行均壓帶以減少橫

49、方向的電位差就可使Kn值下降。由此可見，當(dāng)總的均壓帶根數(shù)小于等于16根時(shí)宜用長(zhǎng)孔地網(wǎng)，大于16根時(shí)宜用方孔地網(wǎng)。 隨著均壓帶總根數(shù)的增大，Kn的下降將愈來愈慢，因此不宜采用增加均壓帶根數(shù)的方法來降低最大接觸電勢(shì)。均壓帶間距在小的接地網(wǎng)中可取3-5m，在大型地網(wǎng)中可取10m。第五節(jié)第五節(jié) 跨步電壓和接觸電壓跨步電壓和接觸電壓 應(yīng)該指出，上節(jié)所講的跨步電勢(shì)Ek是上無人時(shí)地面某點(diǎn)和接地導(dǎo)體間的電位差，并不是當(dāng)有人在地面行走或站立時(shí)人的兩腳間或手和腳間所受的電壓，這是因?yàn)槿说膬赡_與土壤間有接觸電阻存在的緣故。為了計(jì)算人的腳與土壤間的接觸電阻，可把人的腳用一半徑r=0.08m的圓盤近似取代，參看圖2-2

50、，利用均勻土壤中圓盤的接地電阻計(jì)算公式，即可寫出當(dāng)人在地面行走時(shí)每只腳和土壤間的接觸電阻R0為 圖2-2 均勻土壤中人腳與土壤間接觸電阻的計(jì)算 （2-56） )21 (4240TrrTrR 由于跨步距離T=0.8-1m，遠(yuǎn)比r大，所以接觸電阻R0也可近似為 （2-57） 圖2-3為人體所承受的跨步電壓的計(jì)算，圖2-4為人體承受接觸電壓的計(jì)算。 由圖2-3可知，當(dāng)人在地面行走時(shí)，人的兩只腳和土壤間的接觸電壓R0以及人體的電阻Rb是串聯(lián)的，此時(shí)人體兩腳間受的實(shí)際電壓，即跨步電壓Uk將為 又由圖2-4可知，當(dāng)人站立于地面而用手去接觸接地的金屬導(dǎo)體時(shí)，人的兩只腳和土壤間的接觸電阻是并聯(lián)的，因此人的手和

51、腳間所受的實(shí)際電壓，即接觸電壓Uj為0R34r bbkkkb0bRRUEER2RR6 （2-58）圖2-3 人體所承受的跨步電壓計(jì)算圖2-4 人體所承受的接觸電壓計(jì)算 （2-59） 如果取=100.m，人體電阻 =1500，則按式（2-58）和式（2-59）可分別計(jì)算出作用于人體的跨步電壓和接觸電壓為 即作用于人體的跨步電壓只有跨步電勢(shì)的71.4%，而接觸電壓降低不多，為接觸電勢(shì)的90.9%。 顯然，加大地表土壤電阻率可以增大人腳和土壤間的接觸電阻，從而使跨步電壓和接觸電壓得到降低。最常用的加大地表土壤電阻率的措施是在地表鋪一層厚度為3-10 cm的礫石或用瀝青混凝土路面。bbjjjb0bRR

52、UEER0.5RR1.5bRkkkjj1500UE0.7140.909E1500 150 因?yàn)榈[石或?yàn)r青混凝土即使在下雨天仍能保持5000.m的電阻率。鋪設(shè)礫石或?yàn)r青混凝土后，人腳和地面間的接觸電阻R0應(yīng)按雙層的模型重新計(jì)算。如果簡(jiǎn)單地把式（2-57）中的換成地表電阻率來計(jì)算，會(huì)使結(jié)果偏大很多。圖2-5 鋪設(shè)礫石或?yàn)r青混凝土人腳步和地表的接觸電阻計(jì)算 取礫石或混凝土的厚度為Hs，地表電阻率為 ，利用圖2-5，不難寫出導(dǎo)體的自電阻系數(shù)為 導(dǎo)體1和導(dǎo)體2間的互電阻系數(shù)為 式中 r 人腳的半徑，一般取r=0.08m； 礫石或?yàn)r青、混凝土的厚度，m 地表電阻率，.m n導(dǎo)體的

53、根數(shù)，在這里n=2。snss11n 1sKR4r2nHnss1222n 1sKR2 TT(2nH ) ssKsHs（2-60） 其中（2-61） 由此可見人體每只腳和地表間的接觸電阻為 取 =10， =5000.m ，=100.m ，則有K=-0.96，此時(shí)由式（2-62）求出每只腳的接觸電阻將為 而作用于人體的跨步電壓和接觸電壓將為 可見，用鋪設(shè)礫石和瀝青混凝土的方法來降低跨步電壓和接觸電壓是極為有效的。nn011222n 1Ss22rKKRRR(1)4rT2nHT(2nH )sHsnn022n 150002 0.085000( 0.96)( 0.96)R(1)4 0.080.82n0.1(

54、0.8)(2n0.1)10252( )kkkjjj1500UE0.068E15002102521500UE0.226E150010252 / 2（2-62） 發(fā)電廠、變電所接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)按以下步驟進(jìn)行。 一、資料收集一、資料收集 （1）廠、所的規(guī)模，即發(fā)電廠、變電所的規(guī)模大小，如發(fā)電廠的裝機(jī)臺(tái)數(shù)、容量、電壓等級(jí)。變壓所的主變壓器臺(tái)數(shù)、容量、電壓等級(jí)，進(jìn)出線路回?cái)?shù)，發(fā)電廠、變電所占地面積大小等。 （2）發(fā)電廠、變電所所處位置的地形、地勢(shì)、土質(zhì)情況、土壤酸堿度等。 （3）如為新建廠、所，應(yīng)首先測(cè)量不同深層土壤的土壤電阻率，如采用4極法測(cè)量，可把極間距離用a=5、10、15、20m進(jìn)行測(cè)量。如為山坡地

55、形，還要在不同的方位、不同的方向進(jìn)行測(cè)量，從而找出沿橫向、縱向和不同深層的土壤電阻率。 （4）廠、所的最終建設(shè)規(guī)模、分幾期建成以及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的4-10年規(guī)劃。 （5）氣象資料收集，主要是降雨情況、長(zhǎng)年土壤干濕變化情況、雷電活動(dòng)情況、雷暴日、落雷密度和雷電強(qiáng)度等。 （6）進(jìn)出線情況，有幾回進(jìn)出線，有無避雷線及線路所經(jīng)過的區(qū)域等。 （7）環(huán)境資料，主要是了解當(dāng)?shù)劁撹F的腐蝕情況。 二、計(jì)算設(shè)計(jì)二、計(jì)算設(shè)計(jì) 1、計(jì)算應(yīng)達(dá)到的接地電阻、計(jì)算應(yīng)達(dá)到的接地電阻 首先應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠、變電所的規(guī)模、電壓等級(jí)、系統(tǒng)接地方式和電網(wǎng)5-10年發(fā)展后系統(tǒng)的接地短路電流值，利用式（2-1）來計(jì)算應(yīng)達(dá)到的接地電阻值。 2、計(jì)算

56、工頻接地電阻、計(jì)算工頻接地電阻 根據(jù)發(fā)電廠、變電所的規(guī)模，占地大小，一次設(shè)備和廠房的布置情況來設(shè)計(jì)接地網(wǎng)的形狀和均壓帶的布置方式，并根據(jù)自然接地體和人工接地網(wǎng)的大小，來計(jì)算工頻接地電阻值。 3、確定地網(wǎng)形式、確定地網(wǎng)形式 如屬于發(fā)電廠和大中型地網(wǎng)應(yīng)采用方孔地網(wǎng)；如屬于35kV及以下小規(guī)模變電所的接地網(wǎng)可采用長(zhǎng)孔地網(wǎng)，水平均壓帶的間距，可采用3-12m，可等間距布置，也可不等間距布置，還要看一次設(shè)備的分布情況，以有利于設(shè)備接地為好。 4、接地網(wǎng)的布置、接地網(wǎng)的布置 （1）發(fā)電廠、變電所的接地裝置應(yīng)充分利用以下自然接地體： 1）埋設(shè)在地下的金屬管道（易燃和有爆炸介質(zhì)的管道除外）； 2）金屬井管；

57、3）與大地有可靠連接的建筑物及構(gòu)架物的金屬結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土基礎(chǔ)； 4）水工建筑物及類似建筑物的金屬結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土基礎(chǔ)； 5）穿線的鋼管，電纜的金屬外皮； 6）非絕緣的架空地線。 （2）在利用了自然接地體后，應(yīng)設(shè)置人工地網(wǎng)。 （3）對(duì)發(fā)電廠和變電所，不論采用何種形式的人工接地體，如井式接地、深鉆式接地、引外接地等，都應(yīng)敷設(shè)以水平接地體為主的人工接地網(wǎng)。對(duì)面積較大的接地網(wǎng)，降低接地電阻的主要靠大面積水平接地體。它即有均壓、減小接觸電勢(shì)和跨步電勢(shì)的作用，又有散流的作用。 一般情況下，發(fā)電廠、變電所接地網(wǎng)中的垂直接地體對(duì)人工頻散流作用不大。防雷接地裝置可采用垂直接地體作為避雷針、避雷線和避雷器附近加

58、強(qiáng)集中接地和散泄雷電流之用。 人工接地網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合，外緣各角應(yīng)做成圓弧形，圓弧的半徑不宜小于均壓帶間距的一半，接地網(wǎng)內(nèi)應(yīng)敷設(shè)水平均壓帶。接地網(wǎng)的埋深一般采用0.6-1.0m。在凍土地區(qū)應(yīng)敷設(shè)在凍土層以下。 （4）接地網(wǎng)的邊緣經(jīng)常有人出入的走道處，應(yīng)鋪設(shè)礫石、瀝青路面或“帽檐式”均壓帶。 但在經(jīng)常有人出入的地方，結(jié)合交通道路的施工，采用高電阻率的路面結(jié)構(gòu)層作為安全措施，要比埋設(shè)帽檐式輔助均壓帶方便。具體采用那種方式應(yīng)因地制宜。 敷設(shè)“帽檐式”均壓帶，可顯著降低跨步電壓和接觸電壓。關(guān)于均壓帶的布置方式和尺寸示意圖及舉例見圖2-6和表2-3。圖2-6 “帽檐式”均壓帶的間距和埋深示意圖 （5）配電

59、變壓器的接地裝置宜敷設(shè)成閉合環(huán)形，以防止因接地網(wǎng)流過中性線的不平衡電流在雨后地面積水或泥濘時(shí)，接地裝置附近的跨步電壓引起行人和牲畜觸電事故。間距b1（m）123埋深h1（m）111.5間距b2（m） 24.56埋深h2（m）1.51.52表2-3 “帽檐式”均壓帶的間距和埋深5、接地體的選擇、接地體的選擇 （1）人工接地體的規(guī)格。水平敷設(shè)的接地體可用圓鋼、扁鋼，垂直接地體，可用鋼管、角鋼等，接地體和接地引下線的截面應(yīng)符合熱穩(wěn)定要求，且不小于表1-9所列規(guī)格。 敷設(shè)在大氣和腐蝕性場(chǎng)所的接地體和接地引下線，應(yīng)根據(jù)腐蝕的性質(zhì)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后采取合適的措施。在設(shè)計(jì)中建議作如下處理： 1）一般情況下應(yīng)

60、按當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和腐蝕數(shù)據(jù)進(jìn)行處理； 2）如無腐蝕數(shù)據(jù)，可根據(jù)土壤密疏情況、土壤酸堿度進(jìn)行處理。 在pH值小于6.5，且土壤比較松散的地方，扁鋼取0.1-0.2mm/a，圓鋼取0.3-0.4mm/a。 在pH值大于6.5，且土壤比較松散的地方，扁鋼取0.1-0.05mm/a，圓鋼取0.3-0.07mm/a。 3）接地裝置的使用壽命應(yīng)和地面設(shè)備相一致，一般取25-30a，所以對(duì)接地體的熱穩(wěn)定校核，一定要考慮經(jīng)過壽命周期的腐蝕后，能滿足熱穩(wěn)定的需要，關(guān)于熱穩(wěn)定的校核，可參照式（1-13）進(jìn)行。 （2）接地體的材料： 1）接地體的材料一般采用鋼質(zhì)的，但移動(dòng)式電力設(shè)備的接地線、三相四線制的照明電纜接地