[分享]接地电阻的计算与测量

发表于2018-08-21     603人浏览     3人跟帖     总热度:144  

路灯设施的接地保护事关国家财产和人民生命安全的大事.为做好接地保护并有效地设置接地电阻,必须正确计算和测量接地电阻.理论上,接地电阻越小,接触电压和跨步电压就越低,对人身越安全.但要求接地电阻越小,则人工接地装置的投资也就越大,而且在土壤电阻率较高的地区不易做到.在实践中,可利用埋设在地下的各种金属管道(易燃体管道除外)和电缆金属外皮以及建筑物的地下金属结构等作为自然接地体.由于人工接地装置与自然接地体是并联关系,从而可减小人工接地装置的接地电阻,减少工程投资.

一、接地电阻值的规定

  在1000V以下中性点直接接地系统中,接地电阻Rd应小于或等于4Ω,重复接地电阻应小于或等于10Ω.而电压1000V以下的中性点不接地系统中,一般规定接地电阻R为4Ω.因此,根据实际安装经验,在路灯照明系统中接地电阻Rd应小于或等于4Ω.

  二、人工接地装置接地电阻的计算

  人工接地装置常用的有垂直埋设的接地体、水平埋设的接地体以及复合接地体等.此外,接地电阻大小还与接地体形状有关,在路灯施工应用中,通常使用垂直、水平接地体,这里只简要介绍上述两种接地电阻的计算.

  1、垂直

埋设接地体的散流电阻

  垂直埋设的接地体多用直径为50mm,长度2-2.5m的铁管或圆钢,其每根接地电阻可按下式求得:Rgo=[ρLn(4L/d)]/2πL

  式中:ρ—土壤电阻率(Ω/cm)

  L—接地体长度(cm)

  d—接地铁管或圆钢的直径(cm)

  为防止气候对接地电阻值的影响,一般将铁管顶端埋设在地下0.5-0.8m深处.若垂直接地体采用角钢或扁钢(见图1),其等效直径为:

  等边角钢 d=0.84b

  扁钢 d=0.5b

   为达到所要求的接地电阻值,往往需埋设多根垂直接体,排列成行或成环形,而且相邻接地体之间距离一般取接地体长度的1-3倍,以便平坦分布接地体的电位 和有利施工.这样,电流流入每根接地体时,由于相邻接地体之间的磁场作用而阻止电流扩散,即等效增加了每根接地体的电阻值,因而接地体的合成电阻值并不等 于各个单根接地体流散电阻的并联值,而相差一个利用系数,于是接地体合成电阻为Rg=Rgo/(ηL*n)

  式中,Rgo—单根垂直接地体的接地电阻(Ω);

  ηL—接地体的利用系数;

  n—垂直接地体的并联根数.

   接地体的利用系数与相邻接地体之间的距离a和接地体的长度L的比值有关,a/L值越小,利用系数就越小,则散流电阻就越大.在实际施工中,接地体数量不 超过10根,取a/L=3,那么接地体排列成行时,ηL在0.9-0.95之间;接地体排列成环形时,ηL约为0.8.

  2、水平埋设接地体的散流电阻

  一般水平埋设接地体采用扁钢、角钢或圆钢等制成,其人工接地电阻按下式求得:

  Rsp=(ρ/2πL)*[Ln(L2/dh)+A]

  式中,L—水平接地体总长度(cm);

  h—接地体埋没深度(cm);

  A—水平接地体结构型式的修正系数

  三、接地电阻的测定

  接地电阻的测定有多种方法,如利用接地电阻测量仪、电流-电压表法等,其基本方法是测出被接地体至“地”电位之间的电压和流过被测接地体的电流,而后算出电阻值.

  图2为电流-电压表法的原理图.其中A、B为长约1m、直径为50mm的临时检测用的辅助钢管,打入地中位置必须距被测接地装置在20m以上,A、B间距也应保持在20m以上.一般采用一根钢管作为辅助极即可达到准确测量的目的.

  将电压表和电流表的读数分别记下,并列出下式

  RdA=Rd+Rn=U1/I1

  RdB=Rd+RB=U2/I2

  RAB=RA+RB=U3/I3

  因为RdA+RdB-RAB=2Rd

  所以Rd=(RdA+RdB-RAB)/2Ω

  用该方法测电阻不受测量范围的限制,但需要有独立的交流电源,在没有电源的地方,可利用电阻测量仪进行实测.值得一提的是,在测量接地电阻时,应考虑季节性的影响,即在最不利的条件下所测得的结果更符合检测要求.


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