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垂直并列接地体的合成接地电阻

文档作者：刘浔高桥健彦文档来源：华中理工大学日本关东学院大学		点击数：	更新时间： 2021年07月18日
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《电工技术》1999年第1 0期
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日本关东学院大
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[提要] 假定大地是水平多层结构，对垂直并列接地体在电极等长和不等长、直线状排列和方
彤状排列情况下的接地电阻进行了解折计算，揭示了接地电阻与大地结构、电极排列方式和电极长
度的关系，提出在施工面积有限的城市中垂直并列接地是一种有效的方法。
关键词 ；层大地并列接地直线状排列 方形状排列
建筑物密集的城市中，可供建筑物的接地装置
敷设的区域只限定于建筑物施工所包含的范围。在
这种情况下，在有限区域内通过垂直方向加大接地
电极尺寸．即采取深埋接地是一个可 考虑的方法
例如，可采取多根较长的接地棒并列打入地中或多
根钻孔电极深埋地中的方法
本文假设大地是水平多层结构，用解析计算的
方法分析垂直并列接地体【忽略连接线的影响)在不
同大地结构、不同根数、不同长度、不同排列方式时
所呈现的特性。
1 多层大地中并列接地体接地电阻表
达式
图1 多层大地中的并列接地体
假设大地为图I所示Ⅳ 层结构，大地参数为
(地层厚度)和B‘地层大地电阻率)，埋设在其中的
z根接地棒(电极长度分别为 ， ，⋯ ， ．⋯ 。)组成
的并列接地俸的合成接地电阻可由下式表示。口]
R= ( I2’⋯
式中：R。—— 第z根接地体电阻值；
Ⅳ—— 并联根数；
z，—— 接地体综合利用系数
从上式可以看出，总的接地电阻虽与单根电阻值R．
及并联根数Ⅳ 有关，但并不等于接地电阻的并联
值，还与接地体的综合利用系数有关．即与大地结
构、电极排式等有关．而单根接地电阻又是电极长度
‘、地层厚度 及大地电阻率 的函数，故研究接地
电阻要进行综合考虑。
2 接地电阻的计算
假定大地是水平3层结构，大地参数设定为下
列两种情况：
A ^】= 5m ，P1一100／~m ，^2— 10m ，P2— 1000~m ，P3：
100nm
B：^】一5m ，pl= lO00Flm ，^2= IOm ，＆ 一lOOFlm ， =
1000nm
2．1 电极长度相等的情况
并列接地体的长度在1～ 30m 之问变化，电极
的排列设定为直线状排列和方形状排列两种方式，
如图2所示
· 0 {I【
· ● ●
· · · · ‘
(a)直线状排列
L
茸璀 6 · · ·】啡·
● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
(b)方形状排列
图2 鲁长并列接地体的电极排列
直线状排列的接地电阻计算结果如图3所示。
图3(a)、(b)图分别表示大地参数为A、B时的结
果。
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苗
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(a)太地参散A
·23 ·
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《电工技术》1999年第10期
角的长，另一组对角的短。
(a)直线机排列 (b)^l彤状排州
图5 不等长并列接地体的电极排列
表1 不等长并列接地体的电极长度
电极长度的形态(m)
直 A B C D E F G
线 】 2 S lo 15 2o 25 28
状 28 25 ；to l5 1o 5 2
排 】 28 25 2o 15 lo 5 2
列^ 2 5 1o 15 2o 25 28
方 H f J K L M N
形L】 2 S lo lS lO S 2
状LI ：8 25 2o l5 20 Z5 28
排Lj ：8 25 20 l5 1o S 2
列L| 2 5 1o 15 2o 25 28
对电极长度不等情况的分析，采取各种形态时
接地电阻值与电极长度相等时【即D 形态和K 形
态)接地电阻值的比．用柱形曲线表示，如图6、7所
示，图中横坐标表示各种电极长度的形态，纵坐标表
示各种形态下接地电阻值与D或K形态的比
丑
茬
柏
婪
凸
裁0．6 0．
0
2
电扳＆度的形志
(a)直线状捧州
H 1 】 K I M N
电极K崖的形态
{b) ，嘭状排l州
田6 大地叁数A情况下的特性
图6所示的大地参数A的情况下，电极长度形
态的不同使得接地电阻的特性各有不同。其中电极
长度相等时呈现的接地电阻最大，而直线状的G形
态和方形状的N 形态分别呈现出接地电阻最小值。
产生这种现象的原因是：4根电极长度相等时，电极
的端部正好处于第2层中，受第2层大地电阻率高
的影响，接地电阻值也较高；电极长度不等时，4根
电极中的两根长电极长于15m，可穿入第3层，由于
建 电吃
第3层的大地电阻率低，使得这些形态的接地电阻
值均较电极等长时低，特别是直线状G 形态，相邻
电极长度最短，长电极相距最远，所 电极间的影响
最小，接地电阻值也最小。
电极K度的形态
(a)直线状排列
透一 电漱K度的形态
(b) 形 }爿}列
图7 大地参数B情况下的特性
相反在图7所示的大地参数B的情况下，由于
第2层的大地电阻率高，处于这层中的电极等长形
态呈现接地电阻最小值，而穿入大地电阻率较高的
第3层的各种形态的接地电阻都大于电极等长形
态。
5 结论
本文对垂直并列接地体在大地结构和参数、电
极排列方式、电极长度状态不同情况下的特性进行
了分析比较，得到 下结论：
【1)在城市中施工面积非常有限的情况下，垂直
并列接地是一种有效的方法；
(2)垂直并列接地体受其端部所处地层的大地
电阻率影响，在不同地层中时接地电阻的特性有较
大差别；
【3)在较浅地层，电极长度的增加使接地电阻迅
速下降，当电极达到一定深度后，接地电阻的下降趋
于平缓；
【4)电极根数较少时，随根数的增加接地电阻有
明显下降，根数增加到一定数量后，接地电阻的下降
趋向饱和；
(5)在某些大地参数或电极排列的条件下，采取
电极长度不等的并列接地体可获得较小的接地电阻
值
在实际运用中，可采用水平接地和垂直接地井
用的方法来构成接地电极。 (蝙辑：张家波)
· 25·

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