第一章 接地基本原理1

1、第一章 接地的基本原理1.1地电参数地电流的分布规律与 电流频率 大地电阻率 大地介电常数 大地导磁率等有关一般情况下，研究直流或工频接地时，将大地看成导体；研究冲击接地时，在低土壤电阻率地区，只考虑传导电流的作用，在高土壤电阻率地区，还须考虑位移电流的影响电法勘探1.1.1大地电阻率电阻率是形状如电阻率是形状如1 1 1 m立方体的接地立方体的接地材料的电阻，其中，测量电极可以放在材料的电阻，其中，测量电极可以放在该立方体的对面。该立方体的对面。 =U/I m各种物质电阻率的排位仍图(常温）常见地中物质的电阻率影响大地电阻率的因素（1)大地电阻率随外加电场的频率增加而减小 。 f 。 /(

2、。 + )(对应直流对应直流) （对应频率无穷大对应频率无穷大）（2)大地电阻率随外加电场强度的增加而减小且当外加电场强度达到一定值（击穿场强）时击穿。（见书P6图1.2）例如：直击雷引入大地时发生火花焦土效应，导至同一接地装置的冲击接地电阻小于工频接地电阻（3)大地电阻率与大地成份和结构有关大地由均匀相连的胶结物（胶结物（1）与不同形状的岩石颗粒（岩石颗粒（2 ）组成球形颗粒针状颗粒n t nt 圆片颗粒n t！当颗粒的体积百分含量Vr，因而，主接地电极的接地电阻R可决定如下：在上式中，如d ，便成为在全空间问题的接地电阻。因而，由上式括号中的第二项，是主电极在靠近地表面时接地电阻值上升。它

3、的上升程度由r与d的比决定。由dr引起接地电阻的变化2.旋转椭圆体接地电极(扁平)！其它形状的接地电极的接地电阻公式可相应由旋转椭圆体的公式导出。 如图所示，椭圆中有长径和短径，在长径上有椭圆中的2个焦点（Fl，F2)。椭圆上点P至两焦点的距离之和是一定的。扁平旋转椭圆体的接地电阻R为3.旋转椭圆体接地电极(扁长)扁长旋转椭圆体的接地电阻为其中4.棒状电极等值半径 对扁长旋转椭圆体，考虑rl的场合，焦点间距离的一半a为al.即扁长椭圆体成为长2l直径2r的细棒(图132)，焦点在它的两端。棒状电极的接地电阻R为:圆棒状电极的接地电阻R(半空间) 把与棒状电极(半空间)接地电阻相等的半球状接地电

4、极的半径称为棒状电极的等值半径。设这个等值半径为，由半球状电极的接地电阻公式：可得出棒状电极的等值半径：均匀电流法计算圆棒形接地极接地电阻 接地电流由棒状电极向周围媒质流r的场合，按棒的不同部位电流密度是不同的。例如，在棒的端部和中央部位电流密度不同。为简化计算,把沿棒状电极的电流密度取作一定值来求接地电阻，这就是均匀电流法.lI沿圆棒轴线流散的电流密度为用圆柱坐标系计算可得(见书)埋设地线所谓埋没地线，如图136所示，是把裸电线在浅处水平埋设作接地电极的方法。在现时被广泛采用.可作为扁长旋转椭圆体 式中，l：埋设地线的全长m，r：埋设地线的半径m。 在地表面下dm埋没的地线的接地电阻R，由镜

5、像法，变为如下式：5.圆板电极 在扁平旋转椭圆体，取l0，就成半径为r、厚度为零的圆板电极(图134)。此时，焦点间距离的一半a等于r，即焦点在圆板的外缘位置.椭圆的离心率是l。故,有一定埋深(h)的圆板接地极rrhrRr441486.环状地线 以圆周形埋设地线作施工的是环状地线。设圆周的直径为Dm。地线的半径为r(图139)。设rD。在十分深处理设的环状地线的接地电阻 在地表面下dm埋设的环状地线的接地电阻，加上镜像的影响变为如下的计算式非常浅埋没的环状地线的场合1.3.3并联接地和屏蔽效应 如图129所示，作多个接地电极施工，把它们并联连接起来，把这称作并联接地。 在集中参数电阻并联连接的

6、场合，有2个电阻值为R()的电阻并联,其合成电阻为R2 () 。 在接地的场合，在有2个接地电阻值为R()的接地电极并联连接时，合成接地电阻值不一定是R2。通常,合成接地电阻值比R2大一些。 这里，当接地电极间的间隔变狭，接地电阻超出程度便变大，把这称为集合屏蔽效应。用2个半球状接地电极来说明集合效应 设流入该接地电极系统的全接地电流为I，流入各接地电极的电流是I2。假定在地中任意点p，它离各接地电极的距离为 x、x。如p点的电位为Vp，由叠加原理；如把P点设在某一半球电极的表面，接地电极系统的电位V确定为由R=V/I得公式括号内第二项表示集合效应。屏蔽效应分析电流线的排斥作用导致每一个接地极

7、发出的电流线在地中穿过的截面积减小，所以接地极电阻增大屏蔽效应的表示方法屏蔽效应屏蔽效应一般用接地极间的互电阻来表示互电阻互电阻是指当接地极向地中流散单位电流时，在接地极（认为无电流流散）上产生的电位接地极或单独向地中流散单位电流时，在接地极或自身产生的电位称为或的自电阻自电阻当电流通过两个相连的接地极流散时，有当电流通过两个相连的接地极流散时，有2121111IRIRu2221212IRIRu2211221112221121222112RRRRRRRRRRIuR21122121,RRIIIuuu因为所以接地极的利用系数实际接地工程接地装置由水平接地网（）和垂直接地极（）组成接地极之间屏蔽效应

8、的利用系数为002121100RRRRR12121RRRRR各种带垂直接地极的复合接地装置的利用系数见书上表1.5,1.6!分析表中数据可得:应尽应尽可能保持垂直接地极之间可能保持垂直接地极之间有足够的距离有足够的距离,以获得较大以获得较大的利用系数的利用系数1.3.4各种水平接地极的接地电阻（.m）土壤电阻率；h(m)接地极埋设深度； d(m) 水平接地极的等效直径，见表1；A水平接地极的形状系数，见表2。LR2）（AdhL2ln比较环状地线和直线型地线接地电阻计算公式可见,公式表达式基本相同, 不同的只是括号中的常数项不同形状的水平接地极的形状系数不同形状的水平接地极的形状系数表表2：水平

9、接地极的形状系数：水平接地极的形状系数A5.278.811.002.140.480.8670.3780系数A形状各种水平接地极的接地电阻当接地极总长当接地极总长L相等时相等时，直线型地线接地电阻比其他各种接地极小，形状变化得愈复杂，接地电阻会变得愈高。1.3.5网状接地电极由网状电极周边的导体围成的面积取作Am。如把与这有同面积的圆板的半径取作为rm。把这作为网状接地电极的等值半径利用圆板的全空间接地电阻公式第2项是由镜像引起的增加分量利用圆板的半空间接地电阻公式网数和网系数 网电极的接地电阻可用网系数以下式表示：RM网数为时的板状电极的接地电阻n1时，M得最大值利用圆板和圆环电极的接地电阻公式，M的最的大值Mmix的概略值可如下计算式中，r是网电极的等值半径, r是所用导体的半径发、变电站地网的接地电阻和和环状地线接地公式（D为