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复杂土壤深井接地电阻的计算方法pdf

作者:菠菜导航网 来源:本站原创 日期:2020-10-29 00:34 点击: 

  第28卷 第4期 气 象 研 究 与 应 用 Vo1.28 No.4 2007年12月 JOURNAL OF METEOROLOGICAL RESEARCH AND APPLICAT10N Dec.2007 文章编号:1673—8411(2007)04—0058—04 复杂土壤深井接地电阻的计算方法 刘任翔 ,许伟彬 (1.佛山市三水区气象局,广东 佛山 528100;2.佛山市恒安防雷有限公司,广东佛山 528100) 摘 要:以一种较为简单可行的计算方法,对移动通信基站在复杂土壤环境下的深井接地进行了设计计算尝试,并 通过对三水某新建移动通信基站接地工程前期设计与施工实测值的比较,验证了该设计计算方法的可行性。 关键词:复杂土壤;深井接地;接地电阻;计算方法 中圈分类号:P427.32 文献标识码:A Calculating Methods for Earth Resistance of Deep Well Earthing of Complex soil LIU Ren—xiang ,XU Wei—bin。 (1.SanShui Meteorological Bureau,Guangdong Foshan 528100; 2.Heng An Lightning Protection Co.,LTD.Guangdong Foshan 5281OO) Abstract:With an easier calculating method,the calculation design tO the deep well earthing of mobile communications base station in complex soil structures was carried out. The new calculating method had been verified by means of comparing with the earlier stage design iof a new constructed mobile communications base station of Sanshui and its real construction measuring values. Key words:complex soil;deep well earthing;earth resistance;calculational methods 本文通过对三水某新建移动通信基站接地工程 算的依据; 前期设计与施工实测值的比较,对基站在复杂土壤 (3)根据移动通信公司的规定,工程为通信设 环境下的深井接地进行了设计计算尝试,提出了一 备系统接地,设计工频接地电阻为小于5.012; , (4)根据该基站岩土报告,工程所在地含土层 种较为简单的设计计算方法 为基站系统运行和接 地工程设计提供参考依据。 平均厚度约为0.8~2.2m估算; (5)土壤地质情况由第四系残积层及风化岩组 1 案例与设计思路 成,分层清晰;表层O~2.2m为残坡积砂质粘性土, 可塑;上层2.2~6.1m为含砾粉质粘性土;中层6.1 1.1 现场概述 ~ 14.0m为强风化灰岩;下层14.O~m为中微风化 (1)该基站拟建在山顶,海拔较高,周围植被发 岩,裂隙发育,含有裂隙水,土壤季节变化系数较 育,林木较多,地貌上属珠江三角洲平原西麓的低 小。 山丘陵,施工场地较为狭小;通信基站占地面积为 (6)根据站岩土报告,站区及附近土壤层的土 1O×lOm共100m ; 壤电阻率分布如表1所示; (2)从现场三次不同方位对拟建基站周围的土 (7)基站附近区域内地下水位埋深约17.0m 壤进行测量,计算得到表层土壤电阻率实测为 24.20m,地下水主要为基岩裂隙水。 866.612.m,取值:90012.m,作为接地网设计计 收稿日期:2007—09—11 作者简介:刘任翔 (1973一),男,广东佛山人,助工,从事防雷科技服务工作。 气 象 研 究 与 应 用 59 表1 深层土壤结构 《交流电气装置的接地》标准及GB50057—94《建筑物 防雷设计规范》的有关规定,设计误差较小,所使 用的设计计算方法在国内众多接地网工程设计中得 到证实。 (3)使用寿命长,性价比高。使用常规接地材 料,充填物是pH值为中性的长效降阻剂,连接外用 1.2 设计思路 沥青作防腐处理,深埋后与空气接触少,腐蚀速度 慢。可以连续使用30a以上。在接地电阻值相同情况 方案设计计算依据GB50057—94《建筑物防雷设 下,与水平接地网相比,材料消耗约为后者的1/6, 计规范》、YD5068—98《移动通信基站防雷与接地设 投资约为后者的1/2。 计规范》、GB/T17949.1-2000((接地系统的土壤电阻 率、接地阻抗和地面电位测量导则》第一部分:常 2 深井接地电阻计算方法 规测量、DIL/T621—1997《交流电气装置的接地》附 采用深井接地后降低接地电阻及改善电位和接 录A及IEEE Std 80—2000《交流变电站安全接地导 触电压分布的作用主要是分流,对于复杂的地质结 则》进行设计计算。 构,均质土壤是理想的假设。工程实践中土壤电阻 由于土壤电阻率9~50012.m。属于高电阻率地 率随着深度变化则应考虑非均质土壤模型,双层土 区,从现场的状况看如单纯采用人工地网,要做到 壤模型承认各层厚度及电阻率的多样性,土壤电阻 接地电阻512以下很困难,而且从经济的角度考虑也 率随深度的变化对大多数接地系统的特性,包括接 不合算。故此,在该工程中考虑在人工地网的基础 地电阻值以及地面电位分布、跨步电势、接触电势 上采用接地深井埋设长垂直接地体。使其在最经济 均有影响。一般用双层模型来作为简化的均质模型 的条件下达到接地电阻的要求和散流的问题。 与实际的多层模型之间一个较好的折衷,其结果非 设计主要内容为: 常近似于多层土壤模型,能满足复杂土壤环境下安 (1)在基站四周距站房2~3m处布置闭合人工 全接地设计要求。采用双层模型来计算复杂土壤地 接地网,使用4O×4mm热镀锌扁钢做接地连接导 网的接地电阻。 体,L50×5×1500mm热镀锌角钢做垂直接地体,将 2.1 边缘闭合的复合接地网的计算 垂直接地体与水平接地体焊接,并在焊接部位做防 设计主要由角钢垂直接地体和扁钢水平接地体 腐处理,接地连接导体埋深0.8m。 组成的复合接地网,由于角钢采用1.5m的长度,把 (2)在基站闭合人工接地网的外沿四角,依据 它看作水平接地体的延伸,整个接地网也就是以水 现场钻机安装难易程度设置4孔69150mm×24m接 平接地极为主边缘闭合的复合接地网。根据DL/ 地深井。接地深井内埋设050×5mm×24m热镀锌 T621—1997《交流电气装置的接地》附录A中的人 钢管做垂直接地体,垂直接地体埋深0.8m。接地深 工接地极工频接地电阻的计算公式进行计算。 井内采用孔分层压力灌注技术灌注1500kg长效稀 复合接地网的总面积S一270m ,水平接地极的 土降阻剂。使用4O×4mm热镀锌扁钢做接地连接导 等效直径d一0.02m,水平接地极的埋设深度h一 体,将垂直接地体与接地网水平接地体焊接,并在 0.8m,接地网的外缘边线m,水平接 焊接部位做防腐处理。 地极的总长度 一260m;O~2.2m表层土壤电阻率 设计的优点为: 实测为866.612.m,取值:90012.m,根据测量时 (1)考虑地下水对接地电阻值的影响和垂直接 天气和土壤情况,取季节系数1.4,P一126012.m。 地体间的屏蔽作用。从施工难度上考虑,接地深井 / ^ \一1 深度选取24m,到达地下含水层,提高垂直接地体的 则B—l 1+4.6— I \ 、/S / 降阻效果,有效降低接地网工频接地电阻,提高泄 , n O \一1 流能力。 一 f 1+4.6 }0.817; \ ~/Z70/ (2)设计所有工程计算均符合YD5068—98《移 动通信基站防雷与接地设计规范》、DL/T621—1997 R 一o.213 每(1+B)+丢 (1n 一5B) 60 刘任翔,许伟彬:复杂土壤深井接地电阻的计算方法 4期 + O.817) + 1瓣260 反射系数的情况下,按图1方式增设4~L(1)150mmX 24m接地深井后的接地网工频接地电阻计算如下: — 5XO.817)l R一。 √ 。+ 。 / 1 (a) 一32.34/2: 式中 R ——水平接地网的接地电阻,/2; 一 (3ln去-o.2)鲁 R ——垂直接地棒组的接地电阻,Q。 一 (3ln 9O~0.2) 本文将采用式(a)来计算双层土壤复合接地网 的接地电阻。 一0.895。 (1)水平地网接地电阻的计算: 因此水平复合接地网的工频接地电阻为R = Rs—aRl—Cp1In(1一K)/2万(H+Ho) (b) a R 一0.895X32.34=28.94Q;在角钢和扁钢为主 式中: 组成的闭合复合接地网施工完毕后,经检测后得接 口一 [31n( 。/ )一0.2] / 。 地电阻为29.4Q,不能达到≤5Q的设计要求。降低 地网的接地电阻,采用传统的扩大地网面积的办法, R 一(o.213p /j-~)(1+B)+ 1n 一5B) 在高土壤电阻率地区是不可取的。因为扩网面积需 B一1/(1-+-4.6h/ ) 按土壤电阻率的平方增长。考虑到施工场地的局限 K一 (』D;一』D1)/(』D2+』D1) 性因此采用深井接地的方式对其进行降阻改造。 /V ,、 J 1 l志l≤o.6或H/ So.5 2.2 复杂土壤层垂直方向的平均土壤电阻率计算 【(1+K) l志lO且H//S≤O.5 根据站区及附近土壤层的土壤电阻率分布,第 一 层理区深度:hl=6m; r一1.391n去--1.78)鲁 其平均土壤电阻率: 一 (700+1050+950+ 1250)/4—987.5/2.m,取季节系数为1.4时:P1— H。= ( )·n c 一K 1.4X 987.5—1382.5/2.in; 第二层理区深度:h。一18m;其平均土壤电阻 一 (6.27ln L o--5.09)等 式中 Lo——水平地网的周长,in; 率:』D2一 (1050+2300+1250+2400)/4—1750~. h——水平地网埋深,in; m,取季节系数为1.4时:』D2=1.4X1750=2450/2. H——上层土壤厚度,in; in; d——水平地网接地导体直径,in。 层理方向的土壤电阻率: 2.2m深度表层土壤电阻率 一1260~.in;O~ = (hl+h2)/(h1/』D1+h2/P2) 24m垂直方向土壤电阻率 一2117.36/2.m;采用 一 (64-18)/(6/1382.5+18/2450) 压力灌浆工艺灌注长效稀土降阻剂后长垂直接地体 一2053.58/2.in: 的在视土壤电阻率』D2一 (1—0.6)X 2117.36— 垂直层理方向的土壤电阻率: 846.94Q.in: 一 (h1 +h2』D2)/(h1+h2) 将 一1260/2.in,』D2—846.94/2.m;S一270m。, = (6X 1382.5+18X 2450)/(6+18) d=0.02m,h一0.8m ,L 一90m,L一260m,H一6m; 一2183.13/2.m; 代人以上公式计算得:a一0.895,Rl一32.34/2,K一一 该层状结构岩土垂直方向的平均电阻率 为: 0.196,H。一3.64,由式 (b)得: 一 √ 一 2226X 2130—2117.36/2.in; Rs—aRl--Cp1In(1一K)/2万(H+Ho)一25.22Q 2.3 增设长垂直接地体后接地网的工频接地电阻 (2)长垂直接地棒组的接地电阻计算 计算 R 一0.84(1+K) (c) 上 . 上 依据垂直接地体两层土壤环境下的简化计算公 R。。R6 式,在不考虑土壤的均匀系数和上下层土壤之间的 式中: 气 象 研 究 与 应 用 61 /J 一 3.42‘l 0 Ro= Pl F。 , , 考虑到工程施工中因施工工艺引起的误差,提 + [·n[ }?] 高15 的施工风险; 即:设计值为工程实际测量值的85 时,R: 尺 P 2 g。F。 3.42/85 =4.02lI≤51I; 4 (L1十L2 J L1十L2十 2·77h , go m — — 一 _ 3 结论 鱼 L +L +^ 按本文所列设计方法,需4孔24m接地深井可 口一 达到该接地网工频接地电阻小于5Q的效果。充分考 【 1 ≤L1+L +^ 虑到工程施工风险后的设计值为4.02gl,本工程接 . 2 地电阻实测值为3.9Il。通过移动通信公司佛山分公 F 1+( +1) [方 r 广 — 』 I一 司GSM扩容工程基站防雷接地网工程实践,此设计 式中 d。——垂直接地棒导体直径,rn; 计算比较简便,计算结果与工程实践值的误差基本 L 、L ——为垂直接地棒在上层土壤和下层 都小于10 ,验证了本文的设计计算方法是可行的。 土壤的长度,rn; 参考文献: 2.2m深度表层土壤电阻率P一1260g1.m;当使 [13周过海.现代建筑物防雷接地装置的结构 [J].广东气 用降阻剂后,按照降阻剂的降阻效率曲线J罗 鹏.浅谈智能建筑雷电电磁脉冲的防护 [J].江西 率为0.5,则此时的视在土壤电阻率P : (1—0.5) 气象科技,2004,27(3) ×1260=630I1.m,P2=846.941I.1TI;S:270m , E33鲁志伟.双层土壤地网接地电阻的简化计算 [J].湖北: d一0.15m,h一0.8m,m:4,H:6m;L】:6m ;L2 高电压技术,1996,(4):30 :18m;代入以上公式计算得:K:0.147;R : [4]何金良,曾 嵘.电力系统接地技术 [M].北京:科学 14.88Q,Rb一5.77Q,由式 (c)得: 出版社,2007 R 一0.84(1+K) —L丁:3.42Q; E5]杨德荣,梁丹.接地电阻测量中应注意的几个问题[J]. 上 。 上 气象研究与应用,2007,28(1):72—74 。 。 6 [67林卓宏.谈谈感应雷检测[J].气象研究与应用,2007, 所以由公式(a)求增设长垂直接地体后接地网 28(】):69—7】 的工频接地电阻: R一0 /—————j —一一s/———————— ————一√ 。+ 。√( )。

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