【《地网水平导体研究设计》4800字】

附录地网水平导体研究设计目录TOC\o"1-3"\h\u6602地网水平导体研究设计 1135731.1水平导体接地网面积研究（Researchontheareaofgroundinggridofhorizontalconductor） 1262091.2水平导体埋地深度研究（Researchonburieddepthofhorizontalconductor） 4156381.3水平导体间距研究（ResearchonHorizontalconductorspacing） 7237491.4水平导体压缩比研究（Researchonhorizontalconductorcompressionratio） 1096621.5水平附加斜角导体研究（Researchonhorizontaladditionalbevelconductors） 14 接地网的组成包括水平导体和垂直导体。其中水平导体作为接地网的主要组成部分，对接地网的各种性能指标有着很大的影响。本文探究的接地网水平导体的设计要素为导体的埋地深度、主题接地网面积、导体的间距、导体的压缩比以及水平附加的斜角导体。运用CDEGS软件，通过控制变量法研究这些因素对接地网性能的影响，最后得出接地网的优化方案，并验证设计指标。 本文讨论的基地网的性能指标主要有以下三项：计算接地网的接地电阻，并对比工程要求，看其是否符合。计算接地网的接触电压，优化接触电压，使其水平降低到在安全评估要求之下。计算接地网的跨步电压，优化跨步电压，使其水平降低到在安全评估要求之下。水平导体接地网面积研究（Researchontheareaofgroundinggridofhorizontalconductor）研究接地网面积对接地网各项指标的影响。接地网面积越大对应的施工量越大，优化接地网面积是及其关键的。这里对比在边长相同的情况下，对不同形状的矩形水平接地网的接地电阻、接触电压和跨步电压进行对比，进行研究。本文选择的接地网形状分别为80m×80m、70m×90m、60m×100m、50m×110m和40m×120m的矩形。接地网深度同为0.8m，土壤电阻率为115Ω*m，接地网边长总和同为320m，导体间距同为10m，激励电流为8980A。通过CDGES软件的MALT模块进行仿真运算，得出接地电阻、接触电压和跨步电压。图2-160m×100m的接地网结构图表2-1不同面积的水平导体接地网的各项指标边长/m面积/m²接地电阻/Ω接触电压/V跨步电压/V80×8064000.66151212.01177.170×9063000.66781290.66170.3560×10060000.67811323.41174.4350×11055000.69661383.38181.9540×12048000.72611481.95194.36图2-2不同水平导体接地网面积下的接地电阻值 由图2-2和表2-1可以知道，在接地网的边长总和相同的情况下，接地网的总面积越大，接网的总接地电阻也会随之下降。当接网各个边长相等，接地网为正方形的时候，接地电阻会降到最小值，此时的接地网面积也最大。因此在接地网设计中，尽可能保持面积最大，可以使接地电阻最小。图1-3不同水平导体接地网面积下的接触电压图1-4不同水平导体接地网面积下的跨步电压由图2-3和图2-4和可以知道，在接地网的边长总和相同的情况下，接地网的总面积越大，接网的接触电压和跨步电压也会随之下降。当基地网各个边长相等，接地网为正方形的时候，接触电压和跨步压会降到最小值，此时的接网面积也最大。因此在接地网设计中，尽可能保持面积最大，可以使接触电压和跨步压最小。水平导体埋地深度研究（Researchonburieddepthofhorizontalconductor）接地网掩埋深度对接地网的各项指标有着极其重要的影响，同时接接地网的掩埋深度也关联着工程的土方施工量。选择合适的接地网掩埋深度，有利于优化接地网相关参数和减少工程施工量。本节讨论不同的接地网掩埋深度对接地网的接地电阻、接触电压和跨步电压的影响。本文选择的接地网掩埋深度为0.6m、0.8m、1m、1.2m和1.4m。接地网结构为边长为80m的正方形，水平导体间距为10m，激励电流为8980A，土壤电阻率为115Ω*m，接地网横竖两个方向的导体数量各有9根。通过CDGES软件的MALT模块进行仿真运算，得出接地电阻、接触电压和跨步电压。图2-5接地网结构图，此时掩埋深度为0.8m。表2-2不同掩埋深度的接地网的各项指标掩埋深度/m接地电阻/Ω接触电压/V跨步电压/V0.60.669311244.54208.090.80.661581212.01177.110.660641334.48160.41.20.657161378.04151.921.40.653981413.97143.99图2-6不同掩埋深度接地网面积下的接地电阻 根据表2-2和图2-6的结果可以观察并得出结论。在接地网结构相同的情况下，接地网的深度越深接地网的接地电阻越小。并且接地网在0.6m的深度到0.8m的深度区间之内，接地网的接地电阻降低幅度最为明显，但接地网的接地电阻降低总量并不显著。增加接地网的掩埋深度对降低接地电阻的作用不是很明显。图2-7不同掩埋深度接地网面积下的接触电压图2-8不同掩埋深度接地网面积下的跨步电压 观察图2-7和图2-8可以得出结论，分析接地网掩埋深度对接触电压和跨步电压的影响，可得出结论。随着接地网深度的增加，接触电压会显著上升，而跨步电压会下降，并且下降趋势会减缓。可以进一步得出结论，接地网的掩埋深度不宜过大，会导致接触电压的显著升高，过大的掩埋深度也会明显增加工程的土方施工量。水平导体间距研究（ResearchonHorizontalconductorspacing） 接地网的水平导体间距决定接地网导体的总长度，影响接地网建设的总的材料消耗以及工程的施工量。高密度的接地网意味着更好的接地性能，但是也有着更难高的成本。衡量接地网水平导体的间距对工程的性价比和接地网的性能是否达标有着事关重要的影响。下文讨论不同导体间距对接地网各项性能指标的影响，并进行数据对比。 本文选择接的地网导体间距为5m、8m、10m、16m和20m。采取控制变量法，除去接地网导体间距变化，其他因素固定。接地网结构为边长80m的正方形，接地网埋地深度为0.8m，激励电流为8980A，土壤电阻率为115Ω*m。通过CDGES软件的MALT模块进行仿真运算，得出接地电阻、接触电压和跨步电压。图2-9导体间距为8m的接地网结构图表2-3不同间距的水平导体的接地网的各项指标导体间距/m接地电阻/Ω接触电压/V跨步电压/V50.634661063.41176.0580.652701202.67169.09100.664581280.25169.1160.699491615.97191.17200.721981869.08217.03图2-10不同间距的水平导体的接地网的接地电阻 通过观察图2-10和表2-3，可以得出结论。在接地网面积不变的情况下，接地网内部的导体间距越小，接地网的接地电阻呈现线性减小。由此可见增加接地网的内部导体密度或减小导体间距会比较明显的减小接地电阻。在接地电阻达标的情况下，选择对应的接地网内部导体间距有利于节省工程材料成本。图2-11不同间距的水平导体的接地网的接触电压图2-12不同间距的水平导体的接地网的跨步电压 观察图2-11和2-12，可以得出接地网的接触电压和跨步电压与导体间距的关系结论。随着接地网内部导体间距的减小，接地网的接触电压也随之减小。因此增加接地网导体密度或减小接地网导体间距会有效减小接地网的接触电压。随着接地网内部导体间距的减小，跨步电压呈现出先减小和后增大的趋势。在本文的接地网对比模型中，跨步电压的最小值位于导体间距为8m到10m之间。可知在接地网的设计中，为了防止跨步电压的触底反弹，不可让接地网内部的导体过于密集，使导体的间距过小。水平导体压缩比研究（Researchonhorizontalconductorcompressionratio） 接地网导体可以按照固定间距排列，也可以按照不固定间距排列。本文探讨研究不等间距竖屏排列导体的接地网对接地网的各项性能指标有什么影响。这里的不固定间距排列指的是导体间距按一定指数分布，从中间到边缘，导体间距越来越小的排列方式。称为按照压缩比排列导体的接地网。 按照压缩比进行导体排列，是指导体间距从接地网中心到边缘，导体间的间距逐渐减小。其中两个相邻的导体间距，数值较小的间距为数值较大的间距的C倍。数值C就被成为压缩比。图2-13等间距分布的接地网与压缩比为0.8分布的基地网接触电压对比 观察图2-13，对两种情况进行对比，可以看出按固定压缩比导体分布的接地网相对于等间距导体分布的接地网，接触电压分布的更为均匀。均匀导体间距的接地网接触电压为1280.25V，按固定压缩比导体分布的接地网的接触电压为1212.01。按固定压缩比导体分布四个角的最大值的接触电压也相对于均匀导体分布的接地网的最大值接触电压有明显的降低。图2-14等间距分布的接地网与压缩比为0.8分布的基地网跨步电压对比 观察图2-14，对两种情况进行对比，可以看出按固定压缩比导体分布的接地网相对于等间距导体分布的接地网，跨步电压分布的更为均匀。均匀导体间距的接地网跨步电压为169.10V，按固定压缩比导体分布的接地网的跨步电压为177.10V。按固定压缩比导体分布四个角的最大值的跨步电压也相对于均匀导体分布的接地网的最大值跨步电压有明显的降低。 由此可以的出结论，在材料成本不变，施工量不变的情况下，改变导体的分布位置，可以做到降低接地网的接触电压和跨步电压的目的，从而优化接地网的性能。 本文选择接的接地网排列压缩比分别为1、0.9、0.8、0.7和0.6。采取控制变量法，除去接地网压缩比的变化，其他因素固定。接地网结构为边长80m的正方形，接地网埋地深度为0.8m，激励电流为8980A，土壤电阻率为115Ω*m，接地网横竖两个方向的导体的数量同为9根。通过CDGES软件的MALT模块进行仿真运算，得出接地电阻、接触电压和跨步电压。表2-4不同压缩比的接地网的各项指标压缩比接地电阻接触电压跨步电压10.664581280.25169.100.90.662231246.09177.610.80.661581212.01177.100.70.659911166.40185.050.60.658861112.37198.91图2-15不同压缩比的接地网的接地电阻 通给分析表2-4和图2-15，可以得出导体排列压缩比和接地网的接地电阻之间的关系。随着接地导体排列压缩比的减小，接地网的接地电阻也随压缩比不断地减小。由此可见缩小压缩比可降低接地网的接地电阻。图2-16不同压缩比的接地网的接触电压图2-17不同压缩比的接地网的跨步电压 观察图2-16和图2-17，可以得出接地网的接触电压和跨步电压与压缩比的关系结论。随着接地网内部导体间距压缩比的减小，接地网的接触电压也随之减小。因此增加接地网边缘导体密度会有效减小接地网的接触电压。随着接地网内部导体间距的减小，跨步电压大致呈现出减小的趋势，中间有些许波动。根据本文的接地网压缩比对比模型。可知在接地网的设计中，为了减低接触电压和跨步电压，优化接地网性能能，可以适当增加接地网边缘的导体密度，使地网的接触电压和跨步电压分布均匀，降低各自的电压最大值。水平附加斜角导体研究（Researchonhorizontaladditionalbevelconductors） 水平接地网的结构设计，不仅仅可以对接地网内部的结构进行优化，还可以附加其他导体进行针对性的优化。本文再次选择在矩形接地网的死角附加四根倾斜的水平柱状导体。图2-18四角未添加附加导体的接地网接触电压分布情况图2-19在四角添加斜向附加导体的接地网接触电压分布情况通过对比图2-18和图2-19的接触电压分布情况，可以得出相应的结论。在矩形接地网中，接触电压最高点在四角上，所以可以进行针对性的增加附加导体优化。因为四角的接触电压最大，所以在四角上添加四条斜向的水平柱状导体。观察添加导体后的接地网接触电压色块图，可以看出四角的接触电压有大幅度降低。可以得出结论，在四角添加导体，可以大幅度优化矩形接地网的性能指标。本文选择接的水平斜向附加导体长度分别为5m、10m、15m、20m和25m。采取控制变量法，除去接地网压缩比的变化，其他因素固定。接地网结构为边长80m的正方形，接地网埋地深度为0.8m，激励电流为8980A，土壤电阻率为115Ω*m，接地网横竖两个方向的导体的数量同为9根。通过CDGES软件的MALT模块进行仿真运算，得出接地电阻、接触电压和跨步电压。表2-5不同斜角导体长度的接地网的各项指标斜角导体长度接地电阻接触电压跨步电压50.655801089.6148.42100.644811023.15141.13150.63182974.91134.53200.61860929.25128.43250.60477892.4012