5.2.3  启示三  避免半球形立体地网接地

5.2.3 启示三 避免半球形立体地网接地

华中等地曾一度流行这样一种立体地网(半球形)设计理念:采用立体地网降阻,在变电站水平地网下面布置长短不一的垂直接地极,边缘短、中间长(见图5-4)从而使整个地网趋于半球形,如此入地电流便以半球形扩散,接地电阻值可以半球公式计算:

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式中 ρ0——土壤电阻率;

r——与地网面积相等的圆半径。

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图5-4 某立体地网设计示意

该理念之所以一度流行的一个重要原因人们更倾向于相信直观的故事,而该理念正好是以大量结合案例、故事的论文来阐述、推广的,即使时至今日,仍有一些文献沿用上述理念。下面仅就上述理念作一些简要的说明:

首先,半球形接地网降阻效率非常低,半球中间的钢材基本因屏蔽而浪费掉了,将垂直接地极布置在地网边角才是举世公认的最高效的降阻方式。另外,根据表5-1给出的数据,降至同样的接地电阻值,采用模块型接地极(半球体)所耗材料为普通圆钢接地极的近36万倍,半球形非常低效、浪费,所以,我会一口拒绝有关近乎半球接地的公式推导(见本章5.1节)。

其次,不仅半球形接地极入地电流以半球形扩散,事实上,通过任何形状接地极的入地电流最终均以半球形扩散,但初始扩散形状却与接地极相近。但除了严格的半球形,均不应以半球公式计算接地电阻值。另外,即使接地极完全布置成半球形,也不能轻易用978-7-111-46346-7-Chapter05-32.jpg的半球接地公式,除非置于电阻率均匀的土壤中,而影响变电站地网的土壤一般都深达数十米甚至上百米,一般都会存在垂直分层。故而,采用978-7-111-46346-7-Chapter05-33.jpg计算接地电阻值是毫无道理的。

大量有关(半球形)立体地网的文献中普遍采用如下公式计算垂直接地极的等值电阻率,并最终将该等值电阻率视作整个立体地网的等值电阻率:

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式中 ρ0——最终计算接地电阻的等值土壤电阻率;

ρ1ρ2、…ρn——所测各视在电阻率,但却被各论文作者当做各深度实际电阻率采用;

l1l2、…ln——与ρ1ρ2、…ρn所对应各电阻率层厚度(各论文作者的所言,实际上是不存在这样的厚度的)。

因此,关于土壤电阻率的分层错得很离奇,即使分层正确,垂直接地极的等值电阻率计算公式也不对。另外,垂直接地极等值电阻率是不能用作半球接地极等值电阻率的。

综上所述,所谓的半球形立体地网理念从工程实践上来说是完全不可取的。