任意形状复合接地网接地电阻的计算

11. 542 95. 50
( 2) 式
R nc/ 8 D/ % 13. 511 - 1. 18 12. 524 - 0. 67 11. 957 - 0. 43 10. 784 0. 96 9. 859 2. 78 7. 933 5. 84 6. 362 7. 76
注: 边界元法计算值 R c 引自文献162。
kQ 2PL
(
ln
S 9 hd
-
5B )
B=
1+
1 4. 6
h
S
式中 Rnc ) ) ) 任意形状边缘闭合的复合接地网的
接地电阻, 8;
Rec ) ) ) 等值( 即等面积、等水平接地极总长
度) 方形复合接地网的接地电阻, 8;
L ) ) ) 接地极的总长度, m , L = L s+ L c;
Ls ) ) ) 水平接地极的总长度, m;
上式中 $ 是综合考虑上述多种影响插 接深度 因素后的间隙。一般情况下 $ 取( 0. 11~ 0. 15) t , 边数越多、板厚越薄, 宜取较小数值。
7 结论
原材料尺寸、性能、模具的形状和加工精度等对
钢管杆插接深度的影响总是客观存在的。为了满足 5架空送电线路钢管杆设计技术规定6和5 输电线路 钢管杆制造技术条件6 的要求, 即: 杆体插接深度允 许偏 差 为 - L / 10, 杆 体 长 度 允 许 偏 差 为 + 2LG/ 1 000, 就必须认真总结影响钢管杆插接深度的各种 因素, 并严格控制。
2000 年第 5 期
电力建设
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任意形状复合接地网接地电阻的计算
Calculation Formula of Compound Grounding Network Resistance in Random Shape 王洪泽
( 广西电力工业局, 南宁市, 530023)
[ 摘 要] 我国电力行 业标准5 交流电气装置的接 地6给 出的任 意形状 接地网 的接地 电阻计 算公式, 从原 理上看, 它只 适用于计算水平接地网( 无垂直接地极) 的接地电阻。为此, 以该公式为 基本数学 模型, 引 入修正系 数, 并通 过 计算机数值模拟, 归纳出任意形状复合接地网( 有垂直接地极) 的接地电阻计算公式。 [ 关键词] 复合接地网 接地电阻 计算公式
用于水平接地网。当垂直接地极总长度在接地网中
所占比例很小时, 用( 1) 式近似计算复合接地网的接
地电阻也是可以的。
但是, 随着电气设备的小型化和城市变电站征
地的困难, 变电站可占用的面积越来越小, 单靠水平 接地网达到所要求的接地电阻值比较困难, 且限于 环境又很难施行引外接地以降低接地电阻。因此, 设计人员力图加长垂直接地极以降低接地电阻、接 地电位、接触电位差和跨步电位差。在这种情况下 用( 1) 式计算复合接地网的接地电阻就会产生很大 的误差。
严格地讲, L 的表达式应为132:
L = L s+ RiL ci+ RpL cp
( 3)
其中, Lci和 L cp 分别为接地网内部和外 缘边线
上的垂直接地极总长度; Ri 和 Rp 为相应的电流密度
系数。这里, 取 Ri= Rp= 1。即假设内、外部垂直接
地极的电流密度相同。
2 ( 2) 式的验证举例
Rn/ 8 D/ %
0
13. 672
13. 511 - 1. 18
6
12. 609
13. 231 4. 93
10
12. 009
13. 067 8. 81
20
10. 682
12. 728 19. 15
30
9. 592
12. 464 29. 95
60
7. 495
11. 937 60. 23
100
5. 904
( 1) 式
R n/ 8 D/ % 2. 38 18. 4 2. 36 19. 8 2. 31 28. 3 2. 29 29. 4
(2) 式
Rnc/ 8 D/ % 2. 03 1. 0 1. 99 1. 02 1. 92 6. 67 1. 91 7. 91
注: R c 值引自文献152。
从表 1 可见: ( 1) 式的 计 算误 差 为 18. 4% ~ 29. 4% ; ( 2) 式的计算误差为 1. 0% ~ 7. 91% 。
m, L s = 240 m, d = 0. 02 m, 单根垂直接地极的长度 为 l , do= 0. 02 m, Q= 1127 8#m。求 l 在 0~ 100 m 变化时的复合接地网的接地电阻。其计算结果见表 2。
图 2 复合接地网
表 2 l 变化时复合接地网的接地电阻
( 1) 式
l/ m
边界元法 R c/ 8
单根垂直接地极的平均长度 l = 4. 545 m。
用 ##C 给出的公式, 求出的接地电阻 Rc= 0. 610 8, 用( 2) 式求出的接地电阻 R nc= 0. 639
8, 计算误差为 4. 75% ; 用( 1) 式求出( 下转第 35 页)
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电力建设
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3 结论
3. 1 我国电力行业标准5交流电气装置的接地6 所 推荐的接地电阻计算公式( 1) , 用来计算无垂直接地 极的水平接地网的接地电阻是精确的; 用来计算带 有较多、较长垂直接地极的复合接地网的接地电阻 时往往会出现较大的计算误差。
3. 2 本文拓展的接地网接地电阻计算公式( 2) , 对 水平接地网和复合接地网都是适用的, 并且当单根 垂直接地极的长度 l 远大于接地网等效正方形的边 长( 如 l = 2. 5 S ) 和垂直接地总长度大于水平接地 极总长度 时( 如 L c= 1. 67L s ) , 其 计算误差 仍小于 10% 。
( 上接第 32 页) R n= 0. 678 8, 计算误差为 11. 11% 。 2. 4 某变电站复合接地网计算
某城市 110 kV 变电站接地网参数: S= 140 m @ 124 m, h= 0. 6 m, d = 0. 025 m, 均压带 21 根 @ 21 根 ( L s= 5544 m) ; l = 50 m, d o= 0. 05 m( <50 mm 钢管) , no= 4( 布置在 4 角节点上) , Q= 960 8#m( 实测) 。试 估算其接地电阻值。
6. 2 插接深度的计算( 见图 7) L = 1D 1- D2- 2( t + $) 2/ K
式中 L ) ) ) 插接深度, mm; D 1 ) ) ) 上段下端外径, mm; D 2 ) ) ) 下段上端外径, mm; t ) ) ) 上段板材厚度, mm; K ) ) ) 锥度, mm; $ ) ) ) 间隙, mm。
体直线度一般控制在 LG/ ( 1000 mm) 以内。 5. 3 杆体锥度越小, 相对插接深度越难控制。一般 情况下, 杆体锥度宜选用 1/ 60~ 1/ 50。最小宜选 1/ 77, 否则插接深度无法控制; 最大宜选 1/ 45, 否则杆 体外形不美观。
6 插接深度的计算
6. 1 插接深度的规定 L= 1. 5D 1- 2t
图 7 插接电杆上、下段尺寸
一般情况下, 理论插接深度应取外面套入段最 大内径的 1. 5 倍, 实际插接深度为外面套入段最大 内径的 1. 35~ 1. 5 倍。在钢管杆设计时, 除综合考 虑上述影响因素确定理论插接深度尺寸外, 还应考 虑在上下段之间对边距方向留有约 0. 3 倍的外段板 厚间隙, 以消除上述误差。
1 任意形状接地网接地电阻通用计算 公式
我们在( 1) 式的基础上, 从物理概念出发, 引入
修正系数, 并应用计算机数值模拟归纳出任意形状
复合接地网的接地电阻计算公式:
Rnc = A1Rec
( 2)
ห้องสมุดไป่ตู้
A1=
( 3ln
Lo S
0. 2)
S Lo
Rec =
0. 213Q ( 1+ S + 0. 3l
B) +
L c ) ) ) 垂直接地极的总长度, m;
k ) ) ) L s 对 L 的比值, k = L s/ L;
收稿日期: 1999- 12- 08
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电力建设
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l ) ) ) 单根垂直接地极的平均长度, m;
其他符号与( 1) 式含义相同。
当 l = 0( Lc= 0) 即水平接地网时, 则有 L = Ls , k = 1, ( 2) 式化简可变为( 1) 式。
图 1 复合 接地网型式
Y#L #Chow 等人用 矩量法计 算程序152、我们 用 ( 1) 式和( 2) 式分别对图 1 复合接地网的接地电阻作 了计算, 结果列入表 1 中。
表 1 图 1 复合接地网的接地电阻
接地网型式 n o
( a)
4
( b)
5
( c)
8
( d)
9
矩量法 R c/ 8
2. 01 1. 97 1. 80 1. 77
用广西大学和广西电力工业局联合研制的计算 机数值计算程序 GROUND 求出该接地网的接地电 阻 Rc= 2. 933 8; 用( 2) 式计算得出的接地电阻 Rnc = 2. 903 8, 计算误差为- 1. 02% ; 用( 1) 式计算得出 Rn= 3. 221 8, 误差为 9. 83% 。
1998 年实施的电力行业标准5交流电气装置的
接地6DL / T621- 1997, 推荐的任意形状接地网的接
地电阻计算公式为:
Rn= A1R e
( 1)
A1=
( 3ln
Lo S
0. 2)
S Lo