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降低接地電阻的方法

編輯 時(shí)間:2019-10-03

  為了達(dá)到降低接地網(wǎng)接地電阻之目的,首先需要從理論上研究降低接地電阻的方法。由公式R=ρε/C可以看出,降低接地電阻有以下兩種途徑,一是增大接地體幾何尺寸,以增大接地體的電容C;二是改善地質(zhì)電學(xué)性質(zhì),減小地的電阻率和介電系數(shù)ε。下面分別討論降低接地電阻的一些方法。
  1、增大接地網(wǎng)面積
  由接地電阻的物理概念,大地電阻率ρ和介電系數(shù)ε不容易改變,而接地電阻R與接地網(wǎng)電容C成反比:從理論上分析,接地網(wǎng)電容C主要由它的面積尺寸決定,與面積成正比,所以接地網(wǎng)面積與接地電阻成反比。減小接地網(wǎng)接地電阻,增大接地網(wǎng)面積是可行途徑。一個(gè)有多根水平接地體組成的接地網(wǎng)可以近似地看成一塊孤立的平板,當(dāng)平板面積增大一倍時(shí),接地電阻減小29.3%。
  2、增加垂直接地體
  依據(jù)電容概念,增加垂直接地體可以增大接地網(wǎng)電容。當(dāng)增加的垂直接地體長(zhǎng)度和接地網(wǎng)長(zhǎng)、寬尺寸可比擬時(shí),接地網(wǎng)由原來的近似于平板接地體趨近于一個(gè)半球接地體,電容會(huì)有較大增加,接地電阻會(huì)有較大減小。由埋深為零半徑為r的圓盤和半徑為r的半球電容之比4εr/2πεr可得,接地電阻減。常叮。但是對(duì)于大型接地網(wǎng),其電容主要是由它的面積尺寸決定,附加于接地網(wǎng)上有限長(zhǎng)度(2~3m)的垂直接地體,不足以改變決定電容大小的幾何尺寸,因而電容增加不大,亦接地電阻減小不多。所以大型接地網(wǎng)不應(yīng)加以增加垂直接地體作為減小接地電阻的主要方法,垂直接地體僅作為加強(qiáng)集中接地散泄雷電流之用。
  3、人工改善地電阻率
  在高電阻率地區(qū)采用人工改善地電阻率的方法,對(duì)減小接地電阻具有一定效果。例如,對(duì)于一個(gè)半徑為r的半圓球接地體而言,其接地電阻的50%集中在自接地體表面至距球心2r的半圓球內(nèi),如果將r至2r間的土壤電阻率降低,可使接地電阻大大減小。
  設(shè)原地電阻率為ρ2,將r至2r范圍內(nèi)的電阻率為ρ2的土壤用低電阻率的材料ρ1置換,則半圓球接地體的接地電阻為:RX=(ρ1+ρ2)/4лr
  置換前的接地電阻RX為:RX=ρ2/2πr
  R與RX之比為:R/RX=(ρ1+ρ2)/2ρ2
  當(dāng)ρ1《ρ2,上式改寫為:?R=RX/2=ρ2/4πr
  故接地電阻減小的百分?jǐn)?shù)為50%。另外由5.1式可以看出,用低電阻率的材料置換半球附近高電阻率的土壤,相當(dāng)于將半球接地體的半徑由R增大到2R,由于接地體幾何尺寸的增加,而使接地電阻減小。
  4、深埋接地體
  在地電阻率隨地層深度增加而減小較快的地方,可以采用深埋接地體的方法減小接地電阻。地的電阻率隨深度而減小的規(guī)律,往往在達(dá)到一定深度后,地電阻率會(huì)突然減小很多。因此利用大地性質(zhì),深埋接地體后,使接地體深入到地電阻率低的地層中,通過小的地電阻率來達(dá)到減小接地電阻的目的。
  對(duì)于地電阻率隨地層深度的增加而減小不大的地方,由于地電阻率變化不大,增加接地網(wǎng)的埋深只是增大接地網(wǎng)的電容。利用電容的概念,電容具有儲(chǔ)藏電場(chǎng)能量的本領(lǐng),它所儲(chǔ)藏的能量,不是儲(chǔ)藏在極板上,而是儲(chǔ)藏在整個(gè)介電質(zhì)中,即整個(gè)電廠中:介電質(zhì)中的能量密度,既與介電系數(shù)有關(guān),又與電場(chǎng)的分布有關(guān),因此,比起接地網(wǎng)的幾何尺寸小得多的有限埋深,所增加的儲(chǔ)藏能量的介質(zhì)空間極為有限;在有限空間中的能量密度又小,儲(chǔ)藏的總能量也就增加不多,即電容增加不大,所以對(duì)減小接地電阻作用不大,不宜采用深埋接地體的方法減小接地電阻。深埋接地體和敷設(shè)水下接地網(wǎng)可以大大降低直流電阻,但對(duì)降低交流電阻作用不大,故國軍標(biāo)不推薦使用該法。但結(jié)合基地航天測(cè)試實(shí)際情況,主要是低頻信號(hào),此法簡(jiǎn)單,效果明顯,可以使用。
  5、敷設(shè)水下接地網(wǎng)
  在有適宜水源的地方敷設(shè)水下接地網(wǎng),由于水的電阻率比地電阻率小的多,可以取得比較明顯的減小接地電阻的效果。而且敷設(shè)水下接地網(wǎng)施工比較簡(jiǎn)便,接地電阻比較穩(wěn)定,運(yùn)行可靠,但應(yīng)注意水下接地網(wǎng)距接地對(duì)象的距離一般不大于1000m。
  6、利用自然接地體
  充分利用混凝土結(jié)構(gòu)物中的鋼筋骨架、金屬結(jié)購物,以及上下水金屬管道等自然接地體,是減小接地電阻的有效措施,而且還可以起引流、分流、均壓作用,并使專門敷設(shè)的接地帶的連接作用得到加強(qiáng)。

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