地下变电站钢筋混凝土桩基接地电阻的模拟方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种地下变电站粧基电阻的模拟方法，属于电力系统变电站接地设计
技术领域，具体为一种地下变电站钢筋混凝±粧基接地电阻的模拟方法。
【背景技术】
[0002] 根据国家标准GB 50057-2010建筑防雷规范4.3节及其条文说明中，对将建筑物钢 筋混凝±内的钢筋作为接地装置的情况进行了规定和说明。地下变电站由于其结构特点， 位于地下的钢筋混凝±粧基很深，且数量巨大，而粧中的钢筋是导体，因此需要考虑粧基对 接地电阻的影响，地下站粧基长度均在50米W上，一般情况下，在此深度±壤电阻率很低， 且±壤含水率很高，粧基的混凝±含水率也很高，相应电阻值也较小。如果将其作为部分接 地装置纳入地下变电站接地网，一方面可W有效减小接地电阻，另一方面可W在保证接地 电阻达到要求的情况下，有效减少铜、钢等接地材料用量，达到节约资源的目的。但目前尚 未有利用建筑物钢筋混凝±粧基作为接地装置对变电站接地电阻影响的定量估算方法，导 致若想利用粧基做接地装置，只能在施工过程中边测量变对接地网进行优化，无法在施工 前的防雷接地初设、可研、施工图绘制阶段，对接地材料有一个合理的考量，可能导致材料 浪费及工程预算不准。
【发明内容】
[0003] 有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的是克服现有的规范规程无法针对在将 地下变电站混凝±粧基用作接地装置时，无法对其电阻值进行估算的方法，综合考虑地下 变电站粧基混凝±及钢筋等材料特性对其电阻率产生的影响，通过对粧基电阻率、截面积 W及长度等参数的归纳，进而提出一种地下变电站钢筋混凝±粧基电阻的模拟方法，使地 下变电站的防雷接地专业在设计阶段，能够有效较少铜、钢等接地材料用量，采取的接地网 及接地装置设计方案更具经济性、合理性和科学性。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供了一种地下变电站钢筋混凝±粧基接地电阻的模拟 方法，包括W下步骤：
[0005] Sl、选取需要进行计算的地下变电站钢筋混凝±粧基；
[0006] S2、确定粧基的长度、截面积、配筋率；
[0007] S3、确定粧基所采用钢筋的电阻率；
[000引S4、确定粧基所采用混凝±的湿度、强度等级、配合比；
[0009] S5、根据粧基所采用混凝±的湿度、强度等级、配合比计算混凝±电阻率；
[0010] S6、根据粧基截面积、配筋率计算混凝±截面积及钢筋截面积；
[0011] S7、模拟粧基接地电阻。
[0012] 进一步地，所述步骤Sl中的钢筋混凝±粧基为圆柱体。
[0013] 进一步地，所述步骤S4中混凝±配合比a可表示为：a = w:ml :m2 :m3: ...miKal :日2: 曰3: ，其中W表示每立方米混凝±中水的用量(千克）；ml-mn表示每立方米混凝±中11种 胶凝材料(如水泥、矿粉、粉煤灰）的用量(千克）；al-ai表示每立方米混凝±中1种骨料(如 砂、石）的用量(千克）。
[0014] 进一步地，所述步骤S6具体为:设粧基钢筋截面积为Ss,则有:Ss = A . S;粧基中除 钢筋W外的部分均为混凝±，设粧基混凝±截面积为Sk,则有:Sk=(I-A) . S;其中S为粧基 截面积，A为钢筋截面积在整个粧基横截面圆形面积中所占的比重。
[0015] 进一步地，所述步骤S7具体为：将粧基等效为覆有混凝±的钢导体，钢导体为圆 柱，截面积为Ss,长度为L，电阻率为Ps;混凝±为包裹于钢导体外的圆环柱，截面积Sk,为L， 电阻率为Pk; W此作为模型模拟钢筋混凝±粧基，参与地下变电站接地计算。
[0016] 本发明的有益效果：
[0017] 本发明经过计算，在符合相关规范（例如GB 50065-2011《交流电气装置的接地设 计规范》)要求的前提下，利用地下变电站本身的钢筋混凝±装置替代原有变电站接地设计 中的部分铜、钢等接地材料，能够有效提高地下变电站接地设计方案的经济性，合理性和科 学性，从而达到减少工程量和工程造价的目的，具有显著的经济效益和社会效益。
[0018] W下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，W 充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的地下变电站钢筋混凝±粧基电阻的计算方法流程图；
[0020] 图2是本发明引入的模拟地下变电站钢筋混凝±装置接地电阻模型俯视图；
[0021 ]图3是本发明引入的模拟地下变电站钢筋混凝±装置接地电阻模型A-A剖面图；
[0022] 图4是应用本发明方法模拟的某上海地区500kV地下变电站深为50米的粧基电阻 计算结果图。
【具体实施方式】
[0023] 本发明提出的一种地下变电站钢筋混凝±粧基电阻的计算方法，如图1所示，具体 包括W下步骤：
[0024] 1)选取需要进行计算的地下变电站钢筋混凝±粧基(在运一步中所选取的地下变 电站钢筋混凝±粧基的相关信息需要具有确定性和唯一性，目前地下建筑物所使用的钢筋 混凝±粧基多为圆柱体）。
[0025] 2)确定粧基的长度、截面积、配筋率。
[00%]设粧基长度为L，截面积为S，配筋率为A。此=项数据均为粧基的设计参数，在地下 变电站设计阶段均可正常取得。其中L表示将粧基视为圆柱体时，圆柱体的高度;S表示将粧 基视为圆柱体时，圆柱体的横截面圆形的面积;A在结构专业中的定义为"钢筋混凝±构件 中纵向受力（拉或压）钢筋的面积与构件的有效面积之比（轴屯、受压构件为全截面的面 积)"，在将粧基视为圆柱体时，A为钢筋截面积在整个横截面圆形面积中所占的比重。
[0027] 3)确定粧基所采用钢筋的电阻率。
[002引钢筋的电阻率即铁的电阻率:常溫下，铁的电阻率:化=9.78 X 10-8( Q *m)，钢筋材 料通常是铁中含有碳量在0.25 %-0.45%的情况，微量的碳对电阻率的影响极小。
[0029] 4)确定粧基所采用混凝±的湿度、强度等级、配合比。
[0030] 设粧基所采用混凝±的湿度为W，强度等级为K，配合比为a"W可由地下变电站选址 地块内的混凝±样本取样获得;K为粧基的设计参数，在地下变电站设计阶段均可正常取 得，其值按GB 50010-2002《混凝±结构设计规范》规定，由C15至C80不等。配合比通常在设 计方对混凝±强度等级要求确定后，由施工方根据要求对混凝±中各种材料的配合比a进 行设计，按胶凝材料和骨料对混凝±中的各种材料进行划分，混凝±配合比a可表示为：
[0031] a=w:ml :m2:m3: ...mn:al :a2:a3: ...ai (I)
[0032] 其中W表示每立方米混凝±中水的用量(千克）；
[0033] ml-mn表示每立方米混凝±中11种胶凝材料(如水泥、矿粉、粉煤灰)的用量(千克）；
[0034] al-ai表示每立方米混凝±中巧巾骨料(如砂、石)的用量(千克）；
[0035] 5)根据粧基所采用混凝±的湿度、标号、配合比计算混凝±电阻率。
[0036] 根据GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》条文说明中所描述的内容，由混凝± 的湿度W，可取得强