一种人工接地体接地电阻计算方法

摘要

本发明公开了一种人工接地体接地电阻计算方法，它包括：将土壤颗粒看成土壤颗粒球体；将垂直接地体与周围土壤形成的电场看成一个圆柱半球体；将土壤颗粒球体的一个半径为rki的半球体横切成n等份，每份等高为h；将半球体横切成n等份看成n个圆柱体，其半径为rzj；从圆柱下至上第j个圆柱的底面积和半径分别为Sj和rzj；构建不同土壤颗粒电阻率球体的电阻计算模型Rki；分别计算土壤颗粒球体体积VQi、电场圆柱体半球土壤体积VTi及土壤颗粒数量Ni；构建不同土壤电阻率的土壤电阻计算模型Rti；根据模型Rti与接地体电阻RT构建不同土壤电阻率接地电阻计算模型RJi；解决了现有技术计算地体接地电阻存在计算误差大等问题。

权利要求

1.一种人工接地体接地电阻计算方法，它包括：步骤1、将土壤颗粒看成土壤颗粒球体；

步骤2、将垂直接地体与周围土壤形成的电场看成一个圆柱半球体；

步骤3、将土壤颗粒球体的一个半径为rki的半球体横切成n等份，每份等高为h；

步骤4、将半球体横切成n等份看成n个圆柱体，其半径为rzj；

步骤5、根据步骤4的结果从圆柱下至上第j个圆柱的底面积和半径分别为Sj和rzj；

步骤6、构建不同土壤颗粒电阻率球体的电阻计算模型Rki；

步骤7、分别计算土壤颗粒球体体积VQi、电场圆柱体半球土壤体积VTi及土壤颗粒数量Ni；

所述土壤颗粒球体体积值VQi、电场圆柱半球体土壤体积值VTi及土壤颗粒数量值Ni的计算方法为：rc为接地体圆柱半球体电场的半径，一般情况rc＝15～20m，H为垂直接地体高度；

步骤8、根据步骤6、7构建不同土壤电阻率的土壤电阻Rti计算公式；

步骤9、根据步骤8不同土壤电阻率的土壤电阻Rti与接地体电阻RT构建不同土壤电阻率接地电阻RJ计算公式。

2.根据权利要求1所述的一种人工接地体接地电阻计算方法，其特征在于：步骤3中，等高h值为：

3.根据权利要求1所述的一种人工接地体接地电阻计算方法，其特征在于：所述颗粒球体圆柱体圆的半径rzj、圆柱的底面积Sj的计算方法为：Sj＝π·rzj2。

4.根据权利要求1所述的一种人工接地体接地电阻计算方法，其特征在于：电阻值Rki计算公式为：式中ρki土壤颗粒电阻率。

5.根据权利要求1所述的一种人工接地体接地电阻计算方法，其特征在于：不同土壤电阻率的土壤电阻Rti计算表达式为：式中ρki土壤颗粒电阻率。

6.根据权利要求1所述的一种人工接地体接地电阻计算方法，其特征在于：不同土壤电阻率接地电阻RJ计算公式为：其中，ρJ为接地体材料的电阻率，SJ为圆柱形接地体的横截面积。

说明书

一种人工接地体接地电阻计算方法

技术领域

[0001] 本发明属于人工接地技术领域，尤其涉及一种人工接地体接地电阻计算方法。

背景技术

[0002] 在低压配电网络中，配电变压器低压侧中性点接地电阻直接影响用电用户用电的电能质量、运行检修人员及其他人员人体的接触电压、电气设备的绝缘程度及运行的三相平衡等问题。目前对人工接地体接地电阻的计算方法主要是：公式经验法。

[0003] 如垂直接地体接地电阻计算公式： 其中ρ为土壤电阻率，l为接地电体埋的深度，d为管形接地体的直径。从公式中可以看出，土壤电阻率ρ为不变化的，而现实土壤层可能不同，其土壤的电阻率也不同，该公式计算误差大；公式中l为接地电体埋的深度，说明l越大，接地电阻越小，而现实是与接地体埋的深度关系不大；因此采用现有技术计算地体接地电阻存在计算误差大等问题。发明内容：

[0004] 本发明要解决的技术问题是：提供一种人工接地体接地电阻计算方法，以解决现有技术计算地体接地电阻存在计算误差大等问题。

[0005] 本发明技术方案：

[0006] 一种人工接地体接地电阻计算方法，它包括：

[0007] 步骤1、将土壤颗粒看成土壤颗粒球体；

[0008] 步骤2、将垂直接地体与周围土壤形成的电场看成一个圆柱半球体；

[0009] 步骤3、将土壤颗粒球体的一个半径为rki的半球体横切成n等份，每份等高为h；

[0010] 步骤4、将半球体横切成n等份看成n个圆柱体，其半径为rzj；

[0011] 步骤5、根据步骤4的结果从圆柱下至上第j个圆柱的底面积和半径分别为Sj和rzj；

[0012] 步骤6、构建不同土壤颗粒电阻率球体的电阻计算模型Rki；

[0013] 步骤7、分别计算土壤颗粒球体体积VQi、电场圆柱体半球土壤体积 VTi及土壤颗粒数量Ni；

[0014] 步骤8、根据步骤6、7构建不同土壤电阻率的土壤电阻Rti计算公式；

[0015] 步骤9、根据步骤8不同土壤电阻率的土壤电阻Rti与接地体电阻RT构建不同土壤电阻率接地电阻RJ计算公式。

[0016] 步骤3中，等高h值为：

[0017]

[0018] 所述颗粒球体圆柱体圆的半径rzj、圆柱的底面积Sj的计算方法为：

[0019]

[0020] Sj＝π·rzj2。

[0021] 电阻值Rki计算公式为：

[0022]

[0023] 土壤颗粒球体体积值VQi、电场圆柱半球体土壤体积值VTi及土壤颗粒数量值Ni计算方法为：

[0024]

[0025]

[0026]

[0027] rc为接地体圆柱半球体电场的半径，一般情况rc＝15～20m，H为垂直接地体高度。

[0028] 不同土壤电阻率的土壤电阻Rti计算表达式为：

[0029]

[0030] 不同土壤电阻率接地电阻RJ计算公式为：

[0031]

[0032] 其中，ρJ为接地体材料的电阻率，SJ为圆柱形接地体的横截面积。

[0033] 本发明有益效果：

[0034] 本发明设计的模型及计算可以针对多种土壤电阻率的土壤层，计算接地电阻更加精准、误差更小；解决了现有技术计算地体接地电阻存在计算误差大等问题。

附图说明

[0035] 图1为土壤颗粒球体与接地体融合的接地系统示意图；

[0036] 图2为接地系统的圆柱半球体电场示意图；

[0037] 图3为土壤颗粒半球体电阻等效示意图；

[0038] 图4为推导土壤颗粒电阻接地电阻模型及计算方法流程图。具体实施方式：

[0039] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0040] 如图1所示，配电变压器中性点接地系统中，将土壤颗粒看成是无数土壤小球体与接地体接触，形成一个整体的接地电“体”。

[0041] 如图2所示，配电变压器中性点接地系统中，接地体在土壤中形成圆柱和半球体的电场，其垂直接地体周围rc＝15～20m之外的电视均为零，也即是在圆柱和半球体内的土壤颗粒电阻之和视为接地体土壤电阻Rti。

[0042] 如图3所示，将电阻率为ρki的土壤颗粒上半球体切成n等份，每等份等高，并把每份看成一个圆柱体，即可以计算土壤颗粒球体的电阻值Rki。

[0043] 如图4所示为计算流程图，可详细如下：

[0044] (1)将土壤颗粒看成土壤颗粒球体；

[0045] (2)将垂直接地体与周围土壤形成的电场看成一个圆柱半球体；

[0046] (3)根据步骤(1)将土壤颗粒球体的一个半径为rki的半球体横切成 n等份，每份等高为h；

[0047] (4)根据步骤(3)将半球体横切成n等份看成n个圆柱体，其半径为rzj；

[0048] (5)根据步骤(4)从圆柱下至上第j个圆柱的底面积和半径分别为 Sj和rzj；

[0049] (6)根据步骤(5)构建不同土壤颗粒电阻率球体的电阻计算模型Rki；

[0050] (7)根据步骤(1)和(2)分别计算土壤颗粒球体体积VQi、电场圆柱体土壤体积VTi及土壤颗粒数量Ni；

[0051] (8)根据步骤(6)、(7)构建不同土壤电阻率的土壤电阻值Rti计算公式；

[0052] (9)根据步骤(8)Rti与接地体电阻RT得出不同土壤电阻率接地电阻RJ；

[0053] 所述步骤(3)中，等高h值为：

[0054]

[0055] 所述步骤(4)、(5)中，颗粒球体圆柱体圆的半径rz值、圆柱的底面积值为Sj：

[0056]

[0057] Sj＝π·rzj2；

[0058] 所述 步骤 (6)中 ，不同 土壤颗 粒电 阻 率球体 的电阻 值R ki为 ：半球体横切成n等份，看成n个圆柱体。

[0059] 所述步骤(7)中，土壤颗粒球体体积值VQi、电场圆柱半球体土壤体积值VTi及土壤颗粒数量值Ni分别为：

[0060]

[0061]

[0062]

[0063] 其中，rc为接地体圆柱半球体电场的半径，一般情况rc＝15～20m，H 为垂直接地体高度；

[0064] 所述步骤(8)中，不同土壤电阻率的土壤电阻值Rti为：

[0065] 在这里Rti表示不同土壤电阻率的电阻值。

[0066] 所述步骤(9)中，不同土壤电阻率接地电阻值RJ为：

[0067] RJ为接地电阻，在这里，接地体和整个土壤串联的电阻之和才为接地电阻，所以，接地电阻＝接地体电阻+土壤电阻。

[0068] 其中，ρJ为接地体材料的电阻率，SJ为圆柱形接地体的横截面积。