接地電阻的計(jì)算與測(cè)量

路燈設(shè)施的接地保護(hù)事關(guān)國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民生命安全的大事.為做好接地保護(hù)并有效地設(shè)置接地電阻，必須正確計(jì)算和測(cè)量接地電阻.理論上，接地電阻越小，接觸電壓和跨步電壓就越低，對(duì)人身越安全.但要求接地電阻越小，則人工接地裝置的投資也就越大，而且在土壤電阻率較高的地區(qū)不易做到.在實(shí)踐中，可利用埋設(shè)在地下的各種金屬管道(易燃體管道除外)和電纜金屬外皮以及建筑物的地下金屬結(jié)構(gòu)等作為自然接地體.由于人工接地裝置與自然接地體是并聯(lián)關(guān)系，從而可減小人工接地裝置的接地電阻，減少工程投資.

一、接地電阻值的規(guī)定

在1000V以下中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，接地電阻Rd應(yīng)小于或等于4Ω，重復(fù)接地電阻應(yīng)小于或等于10Ω.而電壓1000V以下的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，一般規(guī)定接地電阻R為4Ω.因此，根據(jù)實(shí)際安裝經(jīng)驗(yàn)，在路燈照明系統(tǒng)中接地電阻Rd應(yīng)小于或等于4Ω.

二、人工接地裝置接地電阻的計(jì)算

人工接地裝置常用的有垂直埋設(shè)的接地體、水平埋設(shè)的接地體以及復(fù)合接地體等.此外，接地電阻大小還與接地體形狀有關(guān)，在路燈施工應(yīng)用中，通常使用垂直、水平接地體，這里只簡(jiǎn)要介紹上述兩種接地電阻的計(jì)算.

1、垂直

埋設(shè)接地體的散流電阻

垂直埋設(shè)的接地體多用直徑為50mm，長(zhǎng)度2-2.5m的鐵管或圓鋼，其每根接地電阻可按下式求得:Rgo=[ρLn(4L/d)]/2πL

式中:ρ—土壤電阻率(Ω/cm)

L—接地體長(zhǎng)度(cm)

d—接地鐵管或圓鋼的直徑(cm)

為防止氣候?qū)拥仉娮柚档挠绊?，一般將鐵管頂端埋設(shè)在地下0.5-0.8m深處.若垂直接地體采用角鋼或扁鋼(見圖1)，其等效直徑為:

等邊角鋼 d=0.84b

扁鋼 d=0.5b

為達(dá)到所要求的接地電阻值，往往需埋設(shè)多根垂直接體，排列成行或成環(huán)形，而且相鄰接地體之間距離一般取接地體長(zhǎng)度的1-3倍，以便平坦分布接地體的電位和有利施工.這樣，電流流入每根接地體時(shí)，由于相鄰接地體之間的磁場(chǎng)作用而阻止電流擴(kuò)散，即等效增加了每根接地體的電阻值，因而接地體的合成電阻值并不等于各個(gè)單根接地體流散電阻的并聯(lián)值，而相差一個(gè)利用系數(shù)，于是接地體合成電阻為Rg=Rgo/(ηL*n)

式中，Rgo—單根垂直接地體的接地電阻(Ω);

ηL—接地體的利用系數(shù);

n—垂直接地體的并聯(lián)根數(shù).

接地體的利用系數(shù)與相鄰接地體之間的距離a和接地體的長(zhǎng)度L的比值有關(guān)，a/L值越小，利用系數(shù)就越小，則散流電阻就越大.在實(shí)際施工中，接地體數(shù)量不超過10根，取a/L=3，那么接地體排列成行時(shí)，ηL在0.9-0.95之間;接地體排列成環(huán)形時(shí)，ηL約為0.8.

2、水平埋設(shè)接地體的散流電阻

一般水平埋設(shè)接地體采用扁鋼、角鋼或圓鋼等制成，其人工接地電阻按下式求得:

Rsp=(ρ/2πL)*[Ln(L2/dh)+A]

式中，L—水平接地體總長(zhǎng)度(cm);

h—接地體埋沒深度(cm);

A—水平接地體結(jié)構(gòu)型式的修正系數(shù)

三、接地電阻的測(cè)定

接地電阻的測(cè)定有多種方法，如利用接地電阻測(cè)量儀、電流-電壓表法等，其基本方法是測(cè)出被接地體至“地”電位之間的電壓和流過被測(cè)接地體的電流，而后算出電阻值.

圖2為電流-電壓表法的原理圖.其中A、B為長(zhǎng)約1m、直徑為50mm的臨時(shí)檢測(cè)用的輔助鋼管，打入地中位置必須距被測(cè)接地裝置在20m以上，A、B間距也應(yīng)保持在20m以上.一般采用一根鋼管作為輔助極即可達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量的目的.

將電壓表和電流表的讀數(shù)分別記下，并列出下式

RdA=Rd+Rn=U1/I1

RdB=Rd+RB=U2/I2

RAB=RA+RB=U3/I3

因?yàn)镽dA+RdB-RAB=2Rd

所以Rd=(RdA+RdB-RAB)/2Ω

用該方法測(cè)電阻不受測(cè)量范圍的限制，但需要有獨(dú)立的交流電源，在沒有電源的地方，可利用電阻測(cè)量?jī)x進(jìn)行實(shí)測(cè).值得一提的是，在測(cè)量接地電阻時(shí)，應(yīng)考慮季節(jié)性的影響，即在最不利的條件下所測(cè)得的結(jié)果更符合檢測(cè)要求.