單根垂直接地體(棒形): RE1≈σ/l
單根水平接地體: RE1≈2σ/l
多根放射形水平接地帶(n≤12,每根長(zhǎng) l≈60m): RE≈0.062σ/n+1.2
環(huán)形接地帶: RE≈0.6σ/√A
σ值(參考):
土壤類(lèi)別 Ω.m 較濕時(shí) 較干時(shí)
黑土、田園土 50 30~100 50~300
粘土 60 30~100 50~300
砂質(zhì)粘土、可耕地 100 30~300 80~1000
黃土 200 100~200 250
含砂粘土、砂土 300 100~1000 >1000
多石土壤 400
砂、砂礫 100 250~1000 1000~2500
接地體及接地線的最小尺寸規(guī)格
類(lèi)別 材料及使用場(chǎng)所 最小尺寸
接地體 圓鋼 直徑10mm
角鋼 厚度4mm
鋼管 壁厚3.5mm
扁鋼 截面 48mm2 厚度4mm
接地線 圓鋼 室內(nèi) 直徑6mm
室外 直徑8mm
扁鋼 室內(nèi) 截面48mm2 厚度3mm
室外 截面48mm2 厚度4mm
垂直接地體根數(shù)確定: n≥RE1/ηRE
垂直接地體的利用系數(shù)η值(環(huán)形敷設(shè))
根數(shù) 10 20 30
1 0.52~0.58 0.44~0.50 0.41~0.47
垂直接地體的間距與其長(zhǎng)度比 2 0.66~0.71 0.61~0.66 0.58~0.63
3 0.74~0.78 0.68~0.73 0.66~0.71
滿(mǎn)足熱穩(wěn)定的最小截面: Smin=4.52I(1)k
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)拥仉娮柚档挠绊懀话銓㈣F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(jiàn)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(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(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(méi)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?jī)x、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(guò)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|穩(wěn)壓器,在沒(méi)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.