3.5 變電站接地電阻的計算

有關變電站地網接地電阻的計算，IEEE Std 80—2000推薦以下幾個公式。

3.5.1 簡化計算

第一步近似，水平地網在均勻土壤變電站接地系統的最小值可由一個在地表的金屬圓盤公式計算：

式中 R_g——變電所的接地電阻（Ω）；

ρ——土壤電阻率（Ω·m）；

S——接地網的面積（m²）。

第二步，在上式中增加一項可得到變電所接地電阻的上限。

式中 L_T——整個被埋導體的長度（m）。

在均勻土壤和地網有接地棒連接在一起時，水平導體和接地棒連接在一起的長度將使對L_T的計算偏于保守，因為通常接地棒每單位長度散流更有效。

第二步考慮了一個事實，即任何由許多導體組成的實際接地系統的電阻要比一塊實心金屬板的電阻高。隨著所埋導體的長度的增加，這個區別將會減小，并且當L_T達到無限長度時，這種區別將趨近于零，即達到一塊實心板的條件。

為了考慮地網深度的影響，擴展式（3-9）為

式中 h——地網深度（m）。

從下表提供5個不同的變電所的計算電阻率和實際測量電阻率比較的一些情況。用式（3-10）進行計算，典型的地網接地電阻值見表3-3。

表3-3 典型的地網接地電阻值

式（3-10）中，經常用所有測量的電阻率的一個平均值來代替均勻土壤電阻率。如果在式（3-10）中采用這個平均電阻率，則通常由式（3-10）計算的電阻要比直接從實際中測量的電阻要大。表3-3中所顯示的這些計算的和測量的電阻值并沒有反映這種傾向，因為計算是建立在“在現場所測的電阻率的最低平均值”的基礎上的。

3.5.2 復合地網接地電阻值的計算

水平地網（網狀水平接地極）的接地電阻R₁，垂直接地極接地電阻為R₂，水平地網和垂直接地極之間互接地電阻R_m?？偟南到y電阻R_g為

式中 R₁——水平地網的接地電阻（Ω）；

R₂——所有垂直接地極的接地電阻（Ω）；

R_m——水平地網和垂直接地極之間互接地電阻（Ω）。

水平地網接地電阻為

式中 ρ——土壤電阻率（Ω·m）；

L_c——所有連接的水平接地極的總長度（m）；

a′——對于埋深為h的導體值為，或等于大地表面導體的半徑a（m）；

a——導體的半徑（m）；

S——導體覆蓋的面積（m²）；

k₁，k₂——系數，見圖3-4和圖3-5。

所有垂直接地極的接地電阻為

式中 L_R——每根垂直接地極的長度（m）；

b——垂直接地極的半徑（m）；

n_R——在面積為S上所布置的垂直接地極的數量。

水平地網和垂直接地極之間互接地電阻為

水平地網和垂直接地極結合而成的接地電阻低于單獨部分的接地電阻，但仍然高于它們并聯的接地電阻值。

圖3-4 系數k₁

圖3-5 系數k₂