4.2.1  垂直接地极对单根水平接地极接地电阻的影响

4.2.1 垂直接地极对单根水平接地极接地电阻的影响

在间距相等的情况下,沿直线布置的多根垂直接地极之间屏蔽最小;而沿直线布置时,垂直接地极与水平接地极之间的屏蔽也最小。一般要求,垂直接地极间距不应小于其长度的两倍,以尽可能减少屏蔽。因而,考虑如下垂直接地极降阻效果最佳(最不易受屏蔽)的一类情况:

长度l2=1.5m的垂直接地极沿直线等间距布置,每两根之间间隔s=3m,与一水平接地极并联,如图4-8所示。

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图4-8 水平、垂直联合接地极

参照本书第2章,水平接地极计算公式如下:

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单根垂直接地极计算公式如下:

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参照解广润编著的《电力系统接地技术》,n根垂直接地极并联接地电阻值计算公式如下:

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式中 s——垂直接地极间距(m)。

垂直接地极与水平接地极并联公式如下:

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式中 R13——水平接地极与垂直接地极之间的互电阻系数,可用如下公式计算:

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现在考虑n=8、l1=21m的情况,水平接地极直径取d1=0.01m,埋深h=0.1m,垂直接地极直径取d2=0.02m,电阻率取ρ=100Ω·m,代入上述公式可得:

单根水平接地极接地电阻值R1=9.40Ω;

单根垂直接地极接地电阻值R2=57.3Ω;

8根垂直接地极并联接地电阻值R3=9.44Ω,效果与水平接地极相当;

可8根垂直接地极与水平接地极并联后接地电阻值R0=7.23Ω。

这就是说,在这21m的水平接地极上连接了这8根共计12m的垂直接地极后,接地电阻值下降了23%,但如果直接将水平接地极延长8m,至总长29m,接地电阻值也会下降23%。而且,8m水平接地极材料比垂直接地极便宜得多。

不过需要说明的是,在垂直接地极单根长度和间隔距离不变的情况下,如果垂直接地极根数与水平接地极长度不断变化,则上述降阻效果也会跟着不断变化,如:

n=2,3,4,5,6,7,8…

对应l1=3,6,9,12,15,18,21m…

则相应的垂直接地极的降阻效果变化趋势如图4-9所示。

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图4-9 随水平接地极长度变化3m间距布置长1.5m的垂直接地极的降阻效果

因此,短垂直接地极降阻效果偏低,水平接地极越长,越是如此。

像输电线路杆塔接地,当土壤电阻率高达2000Ω·m以上时,单根射线长度一般会达到50m,如果以51m计算,如果此时间隔3m布置一根1.5m长的垂直接地极,那么,则共需布置大概18根垂直接地极,总长36m,降阻效果为19.01%,如果不用垂直接地极,将水平接地极延长15m,至总长66m,也能达到相应降阻效果。故而,在电阻率高达数千的高电阻率区,一般都是依靠水平接地极使接地电阻降至目标值。

少打深钻降阻效果更好

这里需要说明的是,如果采用2.5m长的垂直接地极,效果会较长为1.5m的略为增强。在垂直接地极总长一定的情况下,如根数越少,单根垂直接地极越长,受水平接地极屏蔽越少,降阻效果则越强。

现考虑如下情况:水平接地极长l1=50m不变,直径d1=0.01m,埋深h=0.1m,垂直接地极长总长为l2n2=30m,半径仍是0.01m。则单根垂直接地极长度不断发生变化时,其对水平接地极降阻效果也随之变化见表4-3。

表4-3 垂直接地极单根长度和数量对水平接地极降阻效果

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