接地電阻的計算與測量

路燈設施的接地保護事關(guān)國家財產(chǎn)和人民生命安全的大事.為做好接地保護并有效地設置接地電阻，必須正確計算和測量接地電阻.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不易做到.在實(shí)踐中，可利用埋設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構等作為自然接地體.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、接地電阻值的規定

在1000V以下中性點(diǎn)直接接地系統中，接地電阻Rd應小于或等于4Ω，重復接地電阻應小于或等于10Ω.而電壓1000V以下的中性點(diǎn)不接地系統中，一般規定接地電阻R為4Ω.因此，根據實(shí)際安裝經(jīng)驗，在路燈照明系統中接地電阻Rd應小于或等于4Ω.

二、人工接地裝置接地電阻的計算

人工接地裝置常用的有垂直埋設的接地體、水平埋設的接地體以及復合接地體等.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算.

1、垂直

埋設接地體的散流電阻

垂直埋設的接地體多用直徑為50mm，長(cháng)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(cháng)度(cm)

d—接地鐵管或圓鋼的直徑(cm)

為防止氣候對接地電阻值的影響，一般將鐵管頂端埋設在地下0.5-0.8m深處.若垂直接地體采用角鋼或扁鋼(見(jiàn)圖1)，其等效直徑為:

等邊角鋼 d=0.84b

扁鋼 d=0.5b

為達到所要求的接地電阻值，往往需埋設多根垂直接體，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(cháng)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，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;

n—垂直接地體的并聯(lián)根數.

接地體的利用系數與相鄰接地體之間的距離a和接地體的長(cháng)度L的比值有關(guān)，a/L值越小，利用系數就越小，則散流電阻就越大.在實(shí)際施工中，接地體數量不超過(guò)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、水平埋設接地體的散流電阻

一般水平埋設接地體采用扁鋼、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(cháng)度(cm);

h—接地體埋沒(méi)深度(cm);

A—水平接地體結構型式的修正系數

三、接地電阻的測定

接地電阻的測定有多種方法，如利用接地電阻測量儀、電流-電壓表法等，其基本方法是測出被接地體至“地”電位之間的電壓和流過(guò)被測接地體的電流，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(cháng)約1m、直徑為50mm的臨時(shí)檢測用的輔助鋼管，打入地中位置必須距被測接地裝置在20m以上，A、B間距也應保持在20m以上.一般采用一根鋼管作為輔助極即可達到準確測量的目的.

將電壓表和電流表的讀數分別記下，并列出下式

RdA=Rd+Rn=U1/I1

RdB=Rd+RB=U2/I2

RAB=RA+RB=U3/I3

因為RdA+RdB-RAB=2Rd

所以Rd=(RdA+RdB-RAB)/2Ω

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