接地网结构对接地电阻的影响

发布 2019-06-22 12:13:55 阅读 6162

a×41%+b=1.2(应该等于1.31—编者注)

这个计算结果说明,圆盘全部使用降阻剂情况下的电阻是仅仅在周围一圈使用降阻剂情况下电阻的1.2倍。这个结果本身就是和圆环和圆盘电极理论相违背的。

也就是说,这个公式是一个错误的公式,是没有办法通过实际验算的。

雷神作为一个斑竹,确实能给我们提供很多帮助。但是还应该本着求真务实的态度,对看来的或者道听途说的理论应当加以验证,再在论坛上发表,不要没有调查就把结果发上来,那不就是误人子弟了么?如果拿着雷神的这个结论去给客户解释问题,是要出笑话的。

通天雷神:

…[圆盘接地电阻](1)

…[圆环接地电阻](2)

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

取a=100×100(㎡)d=0.02m,h=0.8m,b==56.

42m,代入上式,可得地网接地电阻的最小值r1=0.435ω;最大值r2=0.734ω。

也就是说,即使我们把地网内全部铺满钢材,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。

通天雷神:我觉得并不矛盾。圆盘是个金属盘,而你举的例子不过是个接地网格,并不是金属盘,有什么矛盾?

rico198088:

你见过谁家做接地,埋一个大金属盘子下去的。电力系统变电站的接地,肯定是网格型的。不以网格做例子用什么做例子呢?

另外,如果在网格的情况下验证出来的你的结论是错的,那在圆盘的情况下,你的理论一样也是错误的。

通天雷神:那你说“盘”是什么?等效你那网格?请再看数学推导。

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。

式中:a——圆形地网的占地面积。

l——水平接地体的总长度。

k1和k2—— 待定系数,可根据圆环和圆盘的接地电阻定出;

注意到,当时,r应等于圆盘的接地电阻,即:

因此,待定系数k1必定为1。

当时,r应等于圆环的接地电阻,即:

其中 (5)

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(5)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,可得方形地网的接地。

电阻公式为:

…[dl/t621变电站接地网接地电阻计算公式](6)

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。

令 (7)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项δr,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。

因此,dl/t621变电站接地网接地电阻计算公式需要在此基础上增加一个“趋方性系数α”。

通天雷神:对于一个变电站的接地网,全部接地网格按土壤电阻率分布添加降阻剂的情况和仅仅外环使用降阻剂的情况相比较,其接地电阻值的下降不会超过25%。这是一个行业共识,并不是信口开河。

rico198088:

我怎么没有从你说的前提条件和公式推导出1.2这个结果。没有办法推导出25%。

通天雷神:如说我说的那个公式是错的,也没什么,那本身仅仅是一个对行业共识现象稍微理性的总结的经验公式,没有什么绝对的对或者错,仅仅是定性的分析,可以说明问题就可以了。我觉得已经可以说明问题。

rico198088:

一个错误的结论能够说明什么问题呢?行业里真的有这样的公式?有没有严格的推导过程或者试验的结果?

接地理论不是凭空想象出来的。如果理论可以自己随便说,那大家以后都不要做接地的设计计算了。

还有,你后面罗列的那么多公式想说明什么问题呢,对于解释你的先前的结论一点作用都没有。

通天雷神:请看清楚前提。我说的仅仅“可以计算大概的工频接地电阻差”。就是网格、外环二者之间的差值。

你计算的那叫比值!

rico198088:

看你自己给的公式a×41%+b,a是一个比值,41%是一个比值,b也是一个比值,三个不带单位的比值,怎么可能推导出一个单位为“欧姆”的差值呢?这是一个最基本的物理常识,常识都错了,还有什么可辩解的呢?

通天雷神:你根本没有看前提条件。谁说一定要推出一个“单位为‘欧姆’的差值”呢?我们是谈其降低接地电阻的比例。比例有单位吗?

rico198088:

前面你还说是差值,现在又说是一个比例。到底是让我算差值,还是让我算比值呢?

通天雷神:说的也是。还是澄清一下的好。

(1)盘环的计算公式就不说了。“盘”计算出的接地电阻r1和“环”计算出的接地电阻r2之间,究竟r2比r1少多少呢?实际是少一个δr。

就是r2-r1=δr,这里是差值。那么,盘环之间,理论上盘比环的接地电阻降低了多少比例呢?(r2-r1)/r2=δr/r2=41%,这个是个比例。

(2)这里的“盘”是有一定厚度的金属圆盘;这里的“环”是忽略其宽度的金属圆环;注意:不是方的,是圆的。那么,实际上的接地网又是怎样呢?

假如是矩形的接地网格,那么,首先我们要把它等效成圆形,其次,它的理论上可计算出的接地电阻值一定大于r1而小于r2;即:r1;注意:不是“大于等于”和“小于等于”。

那么,究竟是在中间的什么位置?应该说,在0到41%之间。

(3)为了进行分析、说明问题,我们先固定两个变量:假设土壤电阻率和降阻剂的降阻效率是一定的。原因是这两个东西不确定就没有办法说明接地网结构上的问题。

另外:这两个公式,包括如dl/t621中的闭合接地网接地电阻的计算公式,都是假设接地网是埋设于“均匀土壤环境”下的。

(4)我的意见是,我们仅仅需要知道几个东西就可以大概计算了。①外环接地体长度和水平接地体总长度的比值a;——通俗的讲:用于看它究竟多么象“盘”,网格究竟有多密;②外环接地体长度与接地网等效半径下的周长的比值b;——通俗的讲:

用于看它究竟多么类似于“圆”的,原因是现在说的接地网是“方”的。

(5)用a·41%就可以知道盘环的实际差;用a·41%+b就可以计算大概的工频接地电阻差。那么,诚如上面所举的例子:某个变电站接地,面积为100×100m,做成10×10m的网格。

d=0.02m,h=0.8m,b=56.

42m;那么,r1=0.435ω;r2=0.734ω。

(6)现在要验证对错其实简单,按照dl/t621的计算公式,或者公式9,设定一个土壤电阻率ρ,比如ρ=100ω.m;将r1、r2和这个rx计算出来做下比较就可以。

(7)rico给大家算了一下:a=4×100/(2×100×11)=0.18 ;b=4×100/(2×3.

14×56.42)=1.13;a*41%+b=1.

31;——此处的1.31为我修改。

按我所说的意思,设盘的接地电阻r1=1;则环的接地电阻r2=1+δr;δr/r2=41%;(r2-r1)/r2=41%;则:r1=59%r2;也就是:r2=1/0.

59=1.69;假如要给个单位,那么单位为“欧姆”;

这里的1.31是什么意思呢?

1.31是个比例系数;就是这个有接地网格的接地网相对于一个金属圆盘的接地网在结构上的系数。假如,这个金属圆盘的接地网的接地电阻是1欧姆;那么,这个有接地网格的接地网的接地电阻粗略的估计,应该是1.

31欧姆。

但是,这个1.31的系数和我们要讨论的全部添加降阻剂还是仅仅外环添加降阻剂又有什么关系呢?当然有。

因为,我们的前提条件规定了两个不变:土壤电阻率不变;降阻剂的降阻效率不变。

这在实际的工程中如何应用呢?

依据dl/t621的公式进行计算,计算出这个接地网的接地电阻值r0;现在不改变接地网的结构,仅仅添加降阻剂来改变土壤电阻率ρ;将ρ改为ρx;那么,可以依据公式计算出一个接地网的接地电阻值rx;需要注意的是:这里的这个rx并不是你的水平接地体全部添加降阻剂时的情况,而是全部换土时的情况;我们先假设其为水平接地体全部添加降阻剂时的情况;那么,我现在要降低成本,我就仅仅在外环添加降阻剂,结果如何呢?

按上面所举例的接地网,那结果就可粗略的认为:其比水平接地体全部添加降阻剂时的接地电阻大1.31倍。

由此说明,接地网仅仅在外环添加降阻剂的接地电阻要比水平接地体全部添加降阻剂时的接地电阻大,具体大多少,因为没有一个现有公式可以计算,所以,我个人依据施工经验,依据接地网的结构对接地电阻的影响,给出这么一个可以粗略计算的所谓“公式”,目的是让大家方便在实际计算工程材料量的时候大概心里有个底,不是在“忽悠”谁。

当然,这个公式要仔细推敲起来,其中忽略了些影响不大或者我觉得对实际的应用没有多大影响的参数,本人物理系出身,对如何简化数学模型很清楚,不会不负责任的乱来。

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