专利名称：一种垂直双层土壤中地网接地电阻的计算方法
技术领域：
本发明涉及电力领域，尤其是一种垂直双层土壤中地网接地电阻的计算方法。
背景技术：
在实际中，很多地网跨越不同电阻率的土壤层，常常需要计算垂直双层土 壤(垂直双层土壤指电力系统接地研究中的一种土壤结构类型，土壤分界面垂 直于水平面将土壤划分成左右两侧，两侧的土壤电阻率不相等。)中地网接地 电阻。目前国内外仅有均匀土壤中地网接地电阻计算方法和水平双层土壤中地 网接地电阻的计算方法，对于垂直双层土壤中地网接地电阻的计算，工程设计 中要么采用过度保守的计算方法，用较高土壤电阻率的均匀土壤作为计算依
据，从而导致接地工程费用过高；或者在地网建成之后，对不合要求的地网进 行降阻改造，往往需要大量的改造费用。
对于垂直双层土壤中地网接地电阻的计算，还可以采用有限元法进行技 术，通过镜像法或复数镜像法进行建模计算，该方法能得到较精确的结果。但 由于该方法要通过分析地网电流的分布情况，采用叠加法求出地网的电位，从 而得出地网接地电阻，因此需要建立复杂的计算模型，计算需要花费大量的时 间。仿真计算时间与地网面积以及土壤模型的复杂程度有关，计算地网面积较 大或土壤模型较为复杂甚至需要花费数天或数周的时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种计算量小且计算值合理的接地电阻计算方法，该 方法包4舌第一步，确定地网的参考接地电阻Rl,其对应的地网结构参数与R对应的
地网完全相同，但位于均匀土:t裏中，土壤电阻率为A,如图2所示。对于均匀 土i裏中地网4妄地电阻，可以采用如下两种方法。
方法一，使用中华人民共和国电力行业标准DL/T 621-1997《交流电气装 置的接地》中的推荐公式来计算，可以确定参考接地电阻
方法二， 用IEEE guide for safety in AC substation grounding (IEEE std 80-1986)中推荐的均匀土壤中接地网的接地电阻计算公式进行计算，可以确定 参考接地电阻为
第二步，确定地网的辅助接地电阻。其地网结构为原双层土壤中A侧土壤 层中地网沿分界线作镜像结构，土壤结构为均匀土i裏，土壤电阻率为A，如图 3所示。对于确定辅助接地电阻，同样可以釆用两种方法
方法一，使用中华人民共和国电力行业标准DL/T 621-1997《交流电气装 置的接地》中的推荐公式来计算，可以确定辅助接地电阻
方法二, 用IEEE guide for safety in AC substation grounding (IEEE std 80-1986)中推荐的均匀土壤中接地网的接地电阻计算公式进行计算，可以确定 参考接地电阻为
<formula>formula see original document page 5</formula>^ 二 "
4
第三步，利用参考接地电阻和辅助接地电阻，确定垂直双层土壤中地网接地电
阻
"二 2罕2/72
其中R为待求的垂直双层土壤中地网的接地电阻；
Rl——参考接地电阻；其对应的地网结构参数与R对应的地网完全相同， 但位于均匀土壤中，土壤电阻率为A;
R2 ——辅助接地电阻；其地网结构为原双层土壤中A侧土壤层中地网的沿 分界面的镜像结构，土壤结构为均匀土壤，土壤电阻率为A。
本发明中提出的垂直双层土壤中地网接地电阻的计算方法，能够合理确定 地网接地电阻，给接地网工程设计提供依据；同时该方法计算量小，计算速度 快，为地网设计中接地电阻计算提供了快捷方法，减少了计算工作量，节省了 计算时间。
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中 图l是垂直双层土壤中接地网结构示意图。 图2是计算参考接地电阻的示意图。 图3是计算辅助接地电阻的示意图。
具体实施例方式
如图l所示，垂直双层土壤的分界线从地网(网格部分)穿过，地网边长为Ax^，地网总面积为々，第一侧(分界线左侧)面积为4，埋深为/z,第一 侧(左侧)土壤电阻率为A，第二侧(右侧)土壤电阻率为A。实际中，地网 形状和面积都是根据实际预先设计好的，土壤分布及其土壤电阻率通过勘察测 量获得，由此进一步需要确定地网埋在土壤中的接地电阻。即对于一个具体的 接地网，在地网总面积为4、第一侧(分界线左侧)面积为4、埋深为A、左 侧土壤电阻率为A和右侧土壤电阻率为^已知的情况下确定接地电阻R。下 面详细介绍垂直双层土壤中地网接地电阻的计算方法。
第一步，确定地网的参考接地电阻R1，其对应的地网结构参数与R对应的 地网完全相同，但位于均匀土壤中，土壤电阻率为A，如图2所示。对于均匀 土i裏中地网接地电阻，可以采用如下两种方法。
方法一，使用中华人民共和国电力行业标准DL/T 621-1997《交流电气装置 的接地》中的推荐公式来计算，可以确定参考接地电阻 1) 《=^1^ 其中
<formula>formula see original document page 7</formula>式中:K——任意形状边缘闭合接地网的接地电阻，Q;
Re——等值(即等面积、等水平接地极总长度)方形接地网的接地电阻，Q;
S-4妾地网的总面积，m2;
d——水平接地极的直径或等效直径，m; h——水平接地极的埋设深度，m; L0——^妻地网的外缘边线总长度，m; L——平接地极的总长度，m。 r——接地网的等效半径，m;
厂=。
方法二, 用IEEE guide for safety in AC substation grounding (IEEE std 80-1986)中推荐的均匀土壤中接地网的接地电阻计算公式进行计算，可以确定 参考接地电阻为
<formula>formula see original document page 8</formula>或
或
<formula>formula see original document page 8</formula>
式中
Id-接地网的接地电阻，Q;
A-4妻:地网的总面积，m2;
h^^水平接地极的埋设深度，m;LT——水平接地极的总长度。
第二步，确定地网的辅助接地电阻。其地网结构为原双层土壤中A侧土壤 层中地网沿分界线作镜像结构，土壤结构为均匀土壤，土壤电阻率为A，如图
3所示。对于确定辅助接地电阻，同样可以采用两种方法
方法一，使用中华人民共和国电力行业标准DL/T 621-1997《交流电气装 置的接地》中的推荐公式来计算，可以确定辅助接地电阻 1) i ^",Re其中
<formula>formula see original document page 9</formula>
或
2) 0.5辜=0.28^ 或
24# 1 〖 式中
R2——任意形状边缘闭合接地网的接地电阻，Q;
Re——等值(即等面积、等水平接地极总长度)方形接地网的接地电阻，Q
S-4矣地网的总面积，m2;
d——水平接地^L的直径或等效直径，m; h——水平接地极的埋设深度，m; L 0——接地网的外缘边线总长度，m;平接地极的总长度，m。
-接地网的等效半径，m;
方法二, 用IEEE guide for safety in AC substation grounding (IEEE std80-1986)中推荐的均匀土壤中接地网的接地电阻计算公式进行计算，可以确定参考接地电阻为
式中
R2-接地网的接地电阻，Q ;
A-4妄J也网的总面积，m2;
h^^水平接地极的埋设深度，m;LT——水平接地极的总长度。
第三步，利用参考接地电阻和辅助接地电阻，确定垂直双层土壤中地网接;也电阻
;V^、
其中R为待求的垂直双层土壤中地网的接地电阻;Rl——参考接地电阻；其对应的地网结构参数与R对应的地网完全相同，
但位于均匀土i裏中，土i泉电阻率为A;
R2 — 一辅助接地电阻；其地网结构为原双层土壤中A侧土壤层中地网的沿
分界面的镜像结构，土壤结构为均匀土壤，土壤电阻率为"'。
实施例1,确定参考接地电阻和辅助接地电阻都用IEEE guide for safetyin AC substation grounding (IEEE std 80-1986)中推荐的均匀土壤中接地网的接地电阻计算公式，参考接地电阻与辅助接地电阻为
凡=
4 、1 24
由此可以简化得到地网"l妾地电阻为
* (2^" - V^") A +
实施例2，确定参考接地电阻和辅助接地电阻都用中华人民共和国电力行
业标准DL/T 621-1997《交流电气装置的接地》中的推荐公式来计算，参考接地电阻与辅助接地电阻为
《二 0.5A a = 0.5A
由此可以简化得到地网接地电阻为
本发明中提出的垂直双层土壤中地网接地电阻的计算方法，能够合理确定
地网接地电阻，给接地网工程设计提供依据；同时该方法计算量小，计算速度快，为地网设计中接地电阻计算提供了快捷方法，减少了计算工作量，节省了计算时间。
本发明并不局限于前述的具体实施方式
。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
权利要求
1、一种垂直双层土壤中地网接地电阻的计算方法，该方法包括以下步骤第一步，确定地网的参考接地电阻R1；第二步，确定地网的辅助接地电阻R2；第三步，确定地网的接地电阻，确定公式为其中ρ1、ρ2为土壤电阻率；其中参考接地电阻为R1地网结构与R对应的地网完全相同、位于均匀土壤中、土壤电阻率为ρ1的接地电阻。其中辅助接地电阻为R2地网与原双层土壤中第一侧土壤沿分界线作镜像结构，土壤结构为均匀土壤，土壤电阻率为ρ1的接地电阻。
2、 如权利要求1所述的计算方法，其特征在于所述确定地网的参考接<formula>formula see original document page 2</formula>地电阻R1的方法为 V^171 或 i其中4为地网总面积，A为土;t裏电阻率。
3、 如权利要求1所述的计算方法，其特征在于所述确定地网的辅助接<formula>formula see original document page 2</formula>地电阻Ri的方法为 V二A或 ，其中4为地网总面积，A为土壤电阻率。
4、 如权利要求l、 2或3所述的计算方法，其特征在于 参考接地电阻与辅助接地电阻为<formula>formula see original document page 2</formula>由此可以简化得到地网接地电阻为
5、如权利要求l、 2或3所述的计算方法，其特征在于参考接地电阻与 辅助接地电阻为由此可以简化得到地网接地电阻为7 =其中4为地网总面积、4为第一侧面积、M为第一侧土壤电阻率，A为第二侧土壤电阻率。
全文摘要
本发明公开了一种垂直双层土壤中地网接地电阻的计算方法，该方法包括第一步，确定地网的参考接地电阻R1；第二步，确定地网的辅助接地电阻R2；第三步，由参考接地电阻和辅助接地电阻确定地网的接地电阻。该方法能够合理的计算垂直双层土壤中地网的接地电阻，而且计算量小，为地网设计中接地电阻计算提供了快捷方法，减少了计算工作量，节省了计算时间。
文档编号G06F17/50GK101458728SQ20081004659
公开日2009年6月17日 申请日期2008年11月18日 优先权日2008年11月18日
发明者波 余, 吴广宁, 周大吉, 曹晓斌, 胡劲松, 黄晓明 申请人:中国电力工程顾问集团西南电力设计院;西南交通大学