一種垂直雙層土壤中地網接地電阻的計算方法技術

本發明專利技術公開了一種垂直雙層土壤中地網接地電阻的計算方法，該方法包括：第一步，確定地網的參考接地電阻Ｒ１；第二步，確定地網的輔助接地電阻Ｒ２；第三步，由參考接地電阻和輔助接地電阻確定地網的接地電阻。該方法能夠合理的計算垂直雙層土壤中地網的接地電阻，而且計算量小，為地網設計中接地電阻計算提供了快捷方法，減少了計算工作量，節省了計算時間。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電力領域，尤其是一種垂直雙層土壤中地網接地電阻的計算方法。
技術介紹
在實際中，很多地網跨越不同電阻率的土壤層，常常需要計算垂直雙層土壤(垂直雙層土壤指電力系統接地研究中的一種土壤結構類型，土壤分界面垂直于水平面將土壤劃分成左右兩側，兩側的土壤電阻率不相等。)中地網接地電阻。目前國內外僅有均勻土壤中地網接地電阻計算方法和水平雙層土壤中地網接地電阻的計算方法，對于垂直雙層土壤中地網接地電阻的計算，工程設計中要么采用過度保守的計算方法，用較高土壤電阻率的均勻土壤作為計算依據，從而導致接地工程費用過高；或者在地網建成之后，對不合要求的地網進行降阻改造，往往需要大量的改造費用。對于垂直雙層土壤中地網接地電阻的計算，還可以采用有限元法進行技術，通過鏡像法或復數鏡像法進行建模計算，該方法能得到較精確的結果。但由于該方法要通過分析地網電流的分布情況，采用疊加法求出地網的電位，從而得出地網接地電阻，因此需要建立復雜的計算模型，計算需要花費大量的時間。仿真計算時間與地網面積以及土壤模型的復雜程度有關，計算地網面積較大或土壤模型較為復雜甚至需要花費數天或數周的時間。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種計算量小且計算值合理的接地電阻計算方法，該方法包括：-->第一步，確定地網的參考接地電阻R1，其對應的地網結構參數與R對應的地網完全相同，但位于均勻土壤中，土壤電阻率為ρ1，如圖2所示。對于均勻土壤中地網接地電阻，可以采用如下兩種方法。方法一，使用中華人民共和國電力行業標準DL/T?621-1997《交流電氣裝置的接地》中的推薦公式來計算，可以確定參考接地電阻：R1=0.5ρ1AT.]]>方法二，用IEEE?guide?for?safety?in?AC?substation?grounding(IEEE?std80-1986)中推薦的均勻土壤中接地網的接地電阻計算公式進行計算，可以確定參考接地電阻為：R1=ρ14πAT.]]>第二步，確定地網的輔助接地電阻。其地網結構為原雙層土壤中ρ1側土壤層中地網沿分界線作鏡像結構，土壤結構為均勻土壤，土壤電阻率為ρ1，如圖3所示。對于確定輔助接地電阻，同樣可以采用兩種方法方法一，使用中華人民共和國電力行業標準DL/T?621-1997《交流電氣裝置的接地》中的推薦公式來計算，可以確定輔助接地電阻：R2=0.5ρ12A1.]]>方法二，用IEEE?guide?for?safety?in?AC?substation?grounding(IEEE?std80-1986)中推薦的均勻土壤中接地網的接地電阻計算公式進行計算，可以確定參考接地電阻為：-->R2=ρ14π2A1.]]>第三步，利用參考接地電阻和輔助接地電阻，確定垂直雙層土壤中地網接地電阻：R=2R1R2ρ2(2R2-R1)ρ1+R1ρ2]]>其中R為待求的垂直雙層土壤中地網的接地電阻；R1——參考接地電阻；其對應的地網結構參數與R對應的地網完全相同，但位于均勻土壤中，土壤電阻率為ρ1；R2——輔助接地電阻；其地網結構為原雙層土壤中ρ1側土壤層中地網的沿分界面的鏡像結構，土壤結構為均勻土壤，土壤電阻率為ρ1。本專利技術中提出的垂直雙層土壤中地網接地電阻的計算方法，能夠合理確定地網接地電阻，給接地網工程設計提供依據；同時該方法計算量小，計算速度快，為地網設計中接地電阻計算提供了快捷方法，減少了計算工作量，節省了計算時間。附圖說明本專利技術將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：圖1是垂直雙層土壤中接地網結構示意圖。圖2是計算參考接地電阻的示意圖。圖3是計算輔助接地電阻的示意圖。具體實施方式如圖1所示，垂直雙層土壤的分界線從地網(網格部分)穿過，地網邊長-->為L1×L2，地網總面積為AT，第一側(分界線左側)面積為A1，埋深為h，第一側(左側)土壤電阻率為ρ1，第二側(右側)土壤電阻率為ρ2。實際中，地網形狀和面積都是根據實際預先設計好的，土壤分布及其土壤電阻率通過勘察測量獲得，由此進一步需要確定地網埋在土壤中的接地電阻。即對于一個具體的接地網，在地網總面積為AT、第一側(分界線左側)面積為A1、埋深為h、左側土壤電阻率為ρ1和右側土壤電阻率為ρ2已知的情況下確定接地電阻R。下面詳細介紹垂直雙層土壤中地網接地電阻的計算方法。第一步，確定地網的參考接地電阻R1，其對應的地網結構參數與R對應的地網完全相同，但位于均勻土壤中，土壤電阻率為ρ1，如圖2所示。對于均勻土壤中地網接地電阻，可以采用如下兩種方法。方法一，使用中華人民共和國電力行業標準DL/T?621-1997《交流電氣裝置的接地》中的推薦公式來計算，可以確定參考接地電阻：1)R1＝a1Re其中：a1=(3lnL0S-0.2)SL0]]>Re=0.213ρS(1+B)+ρ2πL(lnS9hd-5B)]]>B=11+4.6hS]]>或：2)R1≈0.5ρS=0.28ρr]]>或：3)R1≈π4×ρS+ρL=ρ4r+ρL]]>式中：-->R1——任意形狀邊緣閉合接地網的接地電阻，Ω；Re——等值(即等面積、等水平接地極總長度)方形接地網的接地電阻，Ω；S——接地網的總面積，m2；d——水平接地極的直徑或等效直徑，m；h——水平接地極的埋設深度，m；L0——接地網的外緣邊線總長度，m；L——平接地極的總長度，m。r——接地網的等效半徑，m；r=Sπ.]]>方法二，用IEEE?guide?for?safety?in?AC?substation?grounding(IEEE?std80-1986)中推薦的均勻土壤中接地網的接地電阻計算公式進行計算，可以確定參考接地電阻為：1)R1=ρ4πA]]>或：2)R1=ρ4πA+ρLT]]>或：3)R1=ρ[1LT+120A(1+11+h20A)]]]>式中：R1——接地網的接地電阻，Ω；A——接地網的總面積，m2；h——水平接地極的埋設深度，m；-->LT——水平接地極的總長度。第二步，確定地網的輔助接地電阻。其地網結構為原雙層土壤中ρ1側土壤層中地網沿分界線作鏡像結構，土壤結構為均勻土壤，土壤電阻率為ρ1，如圖3所示。對于確定輔助接地電阻，同樣可以采用兩種方法方法一，使用中華人民共和國電力行業標準DL/T?621-1997《交流電氣裝置的接地》中的推薦公式來計算，可以確定輔助接地電阻：1)R2＝a1Re其中：a1=(3lnL0S-0.2)SL0]]>Re=0.213ρS(1+B)+ρ2πL(lnS9hd-5B)]]>B=11+4.6hS]]>或：2)R1≈0.5ρS=0.28ρr]]>或：3)R2≈π4×ρS+ρL=ρ4r+ρL]]>式中：R2——任意形狀邊緣閉合接地網的接地電阻，Ω；Re——等值(即等面積、等水平接地極總長度)方形接地網的接地電阻，Ω；S——接地網的總面積，m2；d——水平接地極的直徑或等效直徑，m；h本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種垂直雙層土壤中地網接地電阻的計算方法，該方法包括以下步驟：　第一步，確定地網的參考接地電阻Ｒ↓［１］；　第二步，確定地網的輔助接地電阻Ｒ↓［２］；　第三步，確定地網的接地電阻，確定公式為：　Ｒ＝２Ｒ↓［１］Ｒ↓［２］ρ↓［２］／（（２Ｒ↓［２］－Ｒ↓［１］）ρ↓［１］＋Ｒ↓［１］ρ↓［２］）　其中ρ↓［１］、ρ↓［２］為土壤電阻率；　其中參考接地電阻為Ｒ↓［１］：地網結構與Ｒ對應的地網完全相同、位于均勻土壤中、土壤電阻率為ρ↓［１］的接地電阻。　其中輔助接地電阻為Ｒ↓［２］：地網與原雙層土壤中第一側土壤沿分界線作鏡像結構，土壤結構為均勻土壤，土壤電阻率為ρ↓［１］的接地電阻。

【技術特征摘要】
1、一種垂直雙層土壤中地網接地電阻的計算方法，該方法包括以下步驟：第一步，確定地網的參考接地電阻R1；第二步，確定地網的輔助接地電阻R2；第三步，確定地網的接地電阻，確定公式為：R=2R1R2ρ2(2R2-R1)ρ1+R1ρ2]]>其中ρ1、ρ2為土壤電阻率；其中參考接地電阻為R1：地網結構與R對應的地網完全相同、位于均勻土壤中、土壤電阻率為ρ1的接地電阻。其中輔助接地電阻為R2：地網與原雙層土壤中第一側土壤沿分界線作鏡像結構，土壤結構為均勻土壤，土壤電阻率為ρ1的接地電阻。2、如權利要求1所述的計算方法，其特征在于：所述確定地網的參考接地電阻R1的方法為R1=0.5ρ1AT]]>或R1=ρ14πAT,]]>其中AT為地網總面積，ρ1為土壤電阻率。3、如權利要求1所述的計算方法，其特征在于：所述確定地網的輔助接地電阻R1的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡勁松，吳廣寧，周大吉，余波，曹曉斌，黃曉明，
申請(專利權)人：中國電力工程顧問集團西南電力設計院，西南交通大學，
類型：發明
國別省市：90[中國|成都]