任立甲

目前在石油化工行業(yè)接地網(wǎng)設(shè)計過程中，設(shè)計人很少涉及到接地網(wǎng)接地電阻的計算，并且對土壤電阻率重視程度不足，設(shè)計方式模式化，雖然在絕大部分工程中，是能夠滿足要求或是現(xiàn)場可以通過一些手段彌補的，但是對于設(shè)計人員來說，應(yīng)當對土壤電阻率對接地網(wǎng)接地電阻的影響有一個基本的了解。本文是作者通過學習接地電阻計算的知識，結(jié)合對數(shù)據(jù)的分析和自身理解做了一些簡單分析。

【關(guān)鍵詞】土壤電阻率 雙層土壤 立體（復合）接地網(wǎng)

1 導言

目前，在石油化工行業(yè)電氣專業(yè)設(shè)計工作中，設(shè)計人對土壤電阻率對接地網(wǎng)接地電阻的重視程度不足，一方面，在設(shè)計前收集資料時，不注意或是收集不到建設(shè)單位當?shù)氐耐寥离娮杪?，另一方面設(shè)計人員在設(shè)計接地網(wǎng)時，并未計算過其所設(shè)計的接地網(wǎng)的接地電阻能達到一個什么樣的程度，而是通過對比周邊工程及以往常規(guī)的做法，憑借經(jīng)驗以模式化的方式來進行設(shè)計，僅是要求接地網(wǎng)接地電阻達到10歐姆或4歐姆。對于大部分的工程滿足要求不代表對所有的工程都適用。對所設(shè)計的接地網(wǎng)是否能夠達到此要求沒有一個可以支撐其設(shè)計方案的計算，僅依靠經(jīng)驗判斷未免有些經(jīng)不起質(zhì)疑。

為了能夠?qū)ξ磥碓O(shè)計接地網(wǎng)時能夠?qū)ζ浣拥仉娮栌幸粋€預估，對土壤電阻率等參數(shù)對接地電阻影響能有一個衡量數(shù)據(jù)，特搜集了一些接地電阻計算方法的素材，經(jīng)過一階段的學習，同時為了說明問題，結(jié)合實際項目中的一個接地圖來做了一個模型，對計算方法及結(jié)果進行了分析，并根據(jù)此計算簡單談一談對公式及數(shù)據(jù)的理解和認識。

2 公式的選取

首先考慮采用針對雙層土壤中接地網(wǎng)接地電阻的計算方法。在接地電阻的計算中，土壤的類型、含水量、溫度、溶解在土壤中的水中化合物的種類和濃度、土壤顆粒大小以及顆粒大小的分布、密集性和壓力、電暈等均能構(gòu)影響到土壤的電阻率。而在實際工程中，埋在地下的接地體并非處于一個單一均勻的土壤里，隨著深度的不同，土壤也會有所差別。

其次根據(jù)實際工程的常用做法，采用立體（復合）接地網(wǎng)的接地電阻計算公式。平面接地網(wǎng)向地層深處擴散故障電流的能力有其局限性，而增加長垂直接地極形成的立體接地網(wǎng)，可有效地利用垂直接地極在底層深處沿水平和垂直兩個方向擴散故障電流。可以有效地降低主接地電網(wǎng)的接地電阻，還可以有效地改善垂直接地極頂層上面平面接地網(wǎng)的電位分布。目前項目中大部分接地網(wǎng)都是水平接地體和垂直接地體相互連接，組成了立體的接地網(wǎng)。

3 計算模型

圖1中建筑物根據(jù)其功能對接地網(wǎng)接地電阻的要求是4Ω。其周邊接地網(wǎng)的長為La=52.75m，寬為Lc=18m，接地網(wǎng)四角設(shè)接地檢查井（帶接地極），接地極共n=20根，分布于接地網(wǎng)周邊，每根長l=2.5m，其直徑為d=0.02m，分布于周邊接地網(wǎng)上，接地網(wǎng)埋深h=0.8m。假設(shè)為在地下H=1.2m處土壤開始改變，即水平接地體與垂直接地體的上半部分處于某一種土壤中（假設(shè)為黏土，根據(jù)參考文獻[2]中的數(shù)據(jù)，其土壤電阻率按照50Ω·m來考慮）。1.2m以下是與另一種土壤類型接觸的垂直接地體的下半部分，分不同的情況，其電阻率分別考慮70Ω·m（模擬土壤含沙石較少的情況），400Ω·m（模擬多石土壤的情況），1500Ω·m（模擬砂、沙礫類型土壤的情況）。

4 計算過程

以上各參數(shù)代入計算公式，得到計算結(jié)果為：

當下層土壤電阻率為70Ω·m時，接地網(wǎng)接地電阻0.91Ω。

當下層土壤電阻率為400Ω·m時，接地網(wǎng)接地電阻3.69Ω。

當下層土壤電阻率為1500Ω·m時，接地網(wǎng)接地電阻9.49Ω。

5 公式及結(jié)果的分析

從數(shù)據(jù)中來分析。隨著下層土壤電阻率的升高，接地網(wǎng)接地電阻從0.91Ω，3.69Ω到9.49Ω也在升高。最低的數(shù)值為0.91Ω，已經(jīng)超出本工程的要求。但是從中可以看出在某些對接地電阻要求很高（如1Ω）的工程上，只有土壤條件非常好的情況下，簡單接地網(wǎng)才可以滿足要求，地質(zhì)情況較差時簡單的接地網(wǎng)想要滿足1Ω的接地電阻非常困難；其中間的數(shù)值為3.69Ω，該數(shù)值也能夠滿足本次工程的要求，但是需要引起注意的是計算數(shù)據(jù)的偏差，如參考文獻[1]中作者所述，此計算方法與計算機的計算誤差通長都小于10%，我們在實際計算過后，仍然要考慮計入誤差之后接地網(wǎng)的接地電阻是否仍然能滿足要求（按照10%考慮誤差后，接地電阻值為4.06Ω），然而對于400Ω·m以下土壤電阻率的接地網(wǎng)來說，一般情況下石油化工行業(yè)所需要的接地網(wǎng)接地電阻值就都能夠滿足要求了，偏差也不會太大，即使出現(xiàn)一些偏差，現(xiàn)場可以通過增加幾根接地極、多埋幾根接地線，再或者添加一些降阻劑等簡單方法來處理；本次模擬計算中，得到的最大數(shù)值為9.49Ω，該數(shù)值已經(jīng)不能滿足本次工程的要求，在實際中需要通過綜合多種方法來解決，而我們在設(shè)計中，遇到類此情況則需要考慮多設(shè)幾組接地極，接地網(wǎng)布的大一些、密一些，還要考慮大量的降阻劑等方式，甚至更換土壤等方法?？傊瑢拥仉娮枰筝^高的情況下，簡單的接地網(wǎng)已不適用于高電阻率的土壤。

另外，在石油化工行業(yè)，除了變配電所、機柜間等單元要求接地電阻達到4歐姆以外，其余如裝置區(qū)等要求接地電阻達到10歐姆即可，所以在工程中若非遇到極惡劣的地質(zhì)情況或特殊接地電阻的要求，我們所做的設(shè)計雖未經(jīng)過詳細計算，也是能夠滿足的。

6 結(jié)論

從本次計算中可以看出不同類型土壤（不同土壤電阻率）對接地網(wǎng)接地電阻的影響，在設(shè)計中，在不同電阻率的土壤情況下，可以參考本次分析，估計出接地網(wǎng)的設(shè)計難度，從而避免設(shè)計結(jié)果與實際情況差距太過巨大，導致現(xiàn)場無法處理的情況。而且設(shè)計前收集資料時，也應(yīng)該盡可能的詳細了解施工現(xiàn)場土壤的電阻率情況，以便對所做的工程更加了解，避免模式化的設(shè)計可能導致的錯誤。

參考文獻

[1]王洪澤.計算雙層土壤中接地體和接地網(wǎng)電阻的16個新公式[J].廣西電力工程，1998（03）.

[2]工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊（第三版）.

作者單位

中國石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計分公司 山東省青島市 266000