第一章 接地的基本原理1

1、第一章 接地的基本原理1.1地電參數(shù)地電流的分布規(guī)律與 電流頻率 大地電阻率 大地介電常數(shù) 大地導(dǎo)磁率等有關(guān)一般情況下，研究直流或工頻接地時(shí)，將大地看成導(dǎo)體；研究沖擊接地時(shí)，在低土壤電阻率地區(qū)，只考慮傳導(dǎo)電流的作用，在高土壤電阻率地區(qū)，還須考慮位移電流的影響電法勘探1.1.1大地電阻率電阻率是形狀如電阻率是形狀如1 1 1 m立方體的接地立方體的接地材料的電阻，其中，測(cè)量電極可以放在材料的電阻，其中，測(cè)量電極可以放在該立方體的對(duì)面。該立方體的對(duì)面。 =U/I m各種物質(zhì)電阻率的排位仍圖(常溫）常見(jiàn)地中物質(zhì)的電阻率影響大地電阻率的因素（1)大地電阻率隨外加電場(chǎng)的頻率增加而減小 。 f 。 /(

2、。 + )(對(duì)應(yīng)直流對(duì)應(yīng)直流) （對(duì)應(yīng)頻率無(wú)窮大對(duì)應(yīng)頻率無(wú)窮大）（2)大地電阻率隨外加電場(chǎng)強(qiáng)度的增加而減小且當(dāng)外加電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到一定值（擊穿場(chǎng)強(qiáng)）時(shí)擊穿。（見(jiàn)書(shū)P6圖1.2）例如：直擊雷引入大地時(shí)發(fā)生火花焦土效應(yīng)，導(dǎo)至同一接地裝置的沖擊接地電阻小于工頻接地電阻（3)大地電阻率與大地成份和結(jié)構(gòu)有關(guān)大地由均勻相連的膠結(jié)物（膠結(jié)物（1）與不同形狀的巖石顆粒（巖石顆粒（2 ）組成球形顆粒針狀顆粒n t nt 圓片顆粒n t！當(dāng)顆粒的體積百分含量Vr，因而，主接地電極的接地電阻R可決定如下：在上式中，如d ，便成為在全空間問(wèn)題的接地電阻。因而，由上式括號(hào)中的第二項(xiàng)，是主電極在靠近地表面時(shí)接地電阻值上升。它

3、的上升程度由r與d的比決定。由dr引起接地電阻的變化2.旋轉(zhuǎn)橢圓體接地電極(扁平)！其它形狀的接地電極的接地電阻公式可相應(yīng)由旋轉(zhuǎn)橢圓體的公式導(dǎo)出。 如圖所示，橢圓中有長(zhǎng)徑和短徑，在長(zhǎng)徑上有橢圓中的2個(gè)焦點(diǎn)（Fl，F(xiàn)2)。橢圓上點(diǎn)P至兩焦點(diǎn)的距離之和是一定的。扁平旋轉(zhuǎn)橢圓體的接地電阻R為3.旋轉(zhuǎn)橢圓體接地電極(扁長(zhǎng))扁長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)橢圓體的接地電阻為其中4.棒狀電極等值半徑 對(duì)扁長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)橢圓體，考慮rl的場(chǎng)合，焦點(diǎn)間距離的一半a為al.即扁長(zhǎng)橢圓體成為長(zhǎng)2l直徑2r的細(xì)棒(圖132)，焦點(diǎn)在它的兩端。棒狀電極的接地電阻R為:圓棒狀電極的接地電阻R(半空間) 把與棒狀電極(半空間)接地電阻相等的半球狀接地電

4、極的半徑稱(chēng)為棒狀電極的等值半徑。設(shè)這個(gè)等值半徑為，由半球狀電極的接地電阻公式：可得出棒狀電極的等值半徑：均勻電流法計(jì)算圓棒形接地極接地電阻 接地電流由棒狀電極向周?chē)劫|(zhì)流r的場(chǎng)合，按棒的不同部位電流密度是不同的。例如，在棒的端部和中央部位電流密度不同。為簡(jiǎn)化計(jì)算,把沿棒狀電極的電流密度取作一定值來(lái)求接地電阻，這就是均勻電流法.lI沿圓棒軸線流散的電流密度為用圓柱坐標(biāo)系計(jì)算可得(見(jiàn)書(shū))埋設(shè)地線所謂埋沒(méi)地線，如圖136所示，是把裸電線在淺處水平埋設(shè)作接地電極的方法。在現(xiàn)時(shí)被廣泛采用.可作為扁長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)橢圓體 式中，l：埋設(shè)地線的全長(zhǎng)m，r：埋設(shè)地線的半徑m。 在地表面下dm埋沒(méi)的地線的接地電阻R，由鏡

5、像法，變?yōu)槿缦率剑?.圓板電極 在扁平旋轉(zhuǎn)橢圓體，取l0，就成半徑為r、厚度為零的圓板電極(圖134)。此時(shí)，焦點(diǎn)間距離的一半a等于r，即焦點(diǎn)在圓板的外緣位置.橢圓的離心率是l。故,有一定埋深(h)的圓板接地極rrhrRr441486.環(huán)狀地線 以圓周形埋設(shè)地線作施工的是環(huán)狀地線。設(shè)圓周的直徑為Dm。地線的半徑為r(圖139)。設(shè)rD。在十分深處理設(shè)的環(huán)狀地線的接地電阻 在地表面下dm埋設(shè)的環(huán)狀地線的接地電阻，加上鏡像的影響變?yōu)槿缦碌挠?jì)算式非常淺埋沒(méi)的環(huán)狀地線的場(chǎng)合1.3.3并聯(lián)接地和屏蔽效應(yīng) 如圖129所示，作多個(gè)接地電極施工，把它們并聯(lián)連接起來(lái)，把這稱(chēng)作并聯(lián)接地。 在集中參數(shù)電阻并聯(lián)連接的

6、場(chǎng)合，有2個(gè)電阻值為R()的電阻并聯(lián),其合成電阻為R2 () 。 在接地的場(chǎng)合，在有2個(gè)接地電阻值為R()的接地電極并聯(lián)連接時(shí)，合成接地電阻值不一定是R2。通常,合成接地電阻值比R2大一些。 這里，當(dāng)接地電極間的間隔變狹，接地電阻超出程度便變大，把這稱(chēng)為集合屏蔽效應(yīng)。用2個(gè)半球狀接地電極來(lái)說(shuō)明集合效應(yīng) 設(shè)流入該接地電極系統(tǒng)的全接地電流為I，流入各接地電極的電流是I2。假定在地中任意點(diǎn)p，它離各接地電極的距離為 x、x。如p點(diǎn)的電位為Vp，由疊加原理；如把P點(diǎn)設(shè)在某一半球電極的表面，接地電極系統(tǒng)的電位V確定為由R=V/I得公式括號(hào)內(nèi)第二項(xiàng)表示集合效應(yīng)。屏蔽效應(yīng)分析電流線的排斥作用導(dǎo)致每一個(gè)接地極

7、發(fā)出的電流線在地中穿過(guò)的截面積減小，所以接地極電阻增大屏蔽效應(yīng)的表示方法屏蔽效應(yīng)屏蔽效應(yīng)一般用接地極間的互電阻來(lái)表示互電阻互電阻是指當(dāng)接地極向地中流散單位電流時(shí)，在接地極（認(rèn)為無(wú)電流流散）上產(chǎn)生的電位接地極或單獨(dú)向地中流散單位電流時(shí)，在接地極或自身產(chǎn)生的電位稱(chēng)為或的自電阻自電阻當(dāng)電流通過(guò)兩個(gè)相連的接地極流散時(shí)，有當(dāng)電流通過(guò)兩個(gè)相連的接地極流散時(shí)，有2121111IRIRu2221212IRIRu2211221112221121222112RRRRRRRRRRIuR21122121,RRIIIuuu因?yàn)樗越拥貥O的利用系數(shù)實(shí)際接地工程接地裝置由水平接地網(wǎng)（）和垂直接地極（）組成接地極之間屏蔽效應(yīng)

8、的利用系數(shù)為002121100RRRRR12121RRRRR各種帶垂直接地極的復(fù)合接地裝置的利用系數(shù)見(jiàn)書(shū)上表1.5,1.6!分析表中數(shù)據(jù)可得:應(yīng)盡應(yīng)盡可能保持垂直接地極之間可能保持垂直接地極之間有足夠的距離有足夠的距離,以獲得較大以獲得較大的利用系數(shù)的利用系數(shù)1.3.4各種水平接地極的接地電阻（.m）土壤電阻率；h(m)接地極埋設(shè)深度； d(m) 水平接地極的等效直徑，見(jiàn)表1；A水平接地極的形狀系數(shù)，見(jiàn)表2。LR2）（AdhL2ln比較環(huán)狀地線和直線型地線接地電阻計(jì)算公式可見(jiàn),公式表達(dá)式基本相同, 不同的只是括號(hào)中的常數(shù)項(xiàng)不同形狀的水平接地極的形狀系數(shù)不同形狀的水平接地極的形狀系數(shù)表表2：水平

9、接地極的形狀系數(shù)：水平接地極的形狀系數(shù)A5.278.811.002.140.480.8670.3780系數(shù)A形狀各種水平接地極的接地電阻當(dāng)接地極總長(zhǎng)當(dāng)接地極總長(zhǎng)L相等時(shí)相等時(shí)，直線型地線接地電阻比其他各種接地極小，形狀變化得愈復(fù)雜，接地電阻會(huì)變得愈高。1.3.5網(wǎng)狀接地電極由網(wǎng)狀電極周邊的導(dǎo)體圍成的面積取作Am。如把與這有同面積的圓板的半徑取作為rm。把這作為網(wǎng)狀接地電極的等值半徑利用圓板的全空間接地電阻公式第2項(xiàng)是由鏡像引起的增加分量利用圓板的半空間接地電阻公式網(wǎng)數(shù)和網(wǎng)系數(shù) 網(wǎng)電極的接地電阻可用網(wǎng)系數(shù)以下式表示：RM網(wǎng)數(shù)為時(shí)的板狀電極的接地電阻n1時(shí)，M得最大值利用圓板和圓環(huán)電極的接地電阻公式，M的最的大值Mmix的概略值可如下計(jì)算式中，r是網(wǎng)電極的等值半徑, r是所用導(dǎo)體的半徑發(fā)、變電站地網(wǎng)的接地電阻和和環(huán)狀地線接地公式（D為