ELE0516_接地电阻计算(五)-并联接地电阻

在《人工接地极》和《基础接地极》文章中,求得建筑物的两组接地极的计算接地电阻均不满足要求,若是将其并联呢,接地电阻会满足要求吗?
1、规范

规范GB 50169-2016《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》第4.2.4条和条文解释:

4.2.4 接地装置由多个分接地装置部分组成时,应按设计要求设置便于分开的断接卡;自然接地极与人工接地极连接处、进出线构架接地线等应设置断接卡,断接卡应有保护措施。扩建接地网时,新、旧接地网的连接应通过接地井多点连接。
———————————————————————————————————————–
条文解释:加装断接卡的目的是便于运行、维护和检测接地电阻。接地装置由多个分接地装置组成时,应按设计要求设置接地井及便于分开的断接卡。另外增加扩建接地网时,新、旧接地网的连接通过接地井多点连接,且电气连接要良好,以便真实地反映新、旧两块接地网的接地电阻。
规范要求基础接地极和人工接地极、新和旧接地网设置分断措施,是为了检测各自的接地电阻,并没有要求某个建筑物中基础接地极或人工接地极其中一个满足要求,言外之意是允许两组接地极的并联值作为最终依据。
2、公式

假设两组接地极的接地电阻分别为a和b,并且a≤b;以及Rm为两组接地极的互电阻,接地电阻的并联公式(1)如下[1]

$$R=\frac{ab-R_{m}^{2}}{a+b-2R_{m}} $$

互电阻Rm与土壤电阻率、两组接地极的距离和形状有关,有效计算的方法不多,而且只对少数规则的形状有用。可以通过在线函数网站,绘制出公式(1)的函数图象(其中a>0,b>0),可见其是一个增函数,即R与Rm正相关。当两组接地极的距离无穷远时,互电阻Rm为0,R的最小值等于a和b的并联电阻值。由于Rm的最大值等于a和b之中最小的一个[1],代入公式(1)可得R的最大值为a。

将a和b的并联电阻值记作Rp,则R的值域为[Rp, a]。假设R与Rp的比值为k,则可得式(2):

$$R=kR_{p},k\in[1,(a+b)/b] $$

数值k不是一个确定值,与土壤电阻率、两组接地极的距离和形状有关。这里可以参照模糊控制的思想,把k分为10个模糊子集,令两组接地极的距离为d(单位m),根据上文《概论》中两组接地极与接地距离的曲线,可以看出:距离d与接地电阻R为指数函数关系,可以给出k的取值经验公式:

  • d∈(0,1], k=1+0.9×(a/b)
  • d∈(1,2], k=1+0.8×(a/b)
  • d∈(2,3], k=1+0.7×(a/b)
  • d∈(3,4], k=1+0.6×(a/b)
  • d∈(4,5], k=1+0.5×(a/b)
  • d∈(5,6], k=1+0.4×(a/b)
  • d∈(6,7], k=1+0.3×(a/b)
  • d∈(7,10], k=1+0.2×(a/b)
  • d∈(10,20], k=1+0.1×(a/b)
  • d∈(20,∞), k=1
3、计算与小结

将《人工接地极》和《基础接地极》文章中,建筑物的基础接地电阻1.86Ω、人工接地电阻1.6Ω,间距3m,代入VBA程序可以计算出其结果为1.38Ω。

图1 接地电阻计算界面

模糊控制是一种控制思想,理论上并不适合来求取一个确定的值。本程序计算的只是一个预估值,并不能作为某种依据。

参考文献

[1] 王洪泽, 杨丹, 王梦云. 电力系统接地技术手册[M]. 北京: 中国电力出版社, 2007: 29.

相关文章及VBA下载

ELE0516_接地电阻计算(五)-并联接地电阻