人工接地体接地电阻的计算

接地体的安装方法与要求作者：不详来源：转载发布时间：2008-3-24 11:21:27减小字体增大字体轻轻一点，立刻拥有一本安全工具书！收藏本篇文章，方便以后查看电气设备的金属外壳接地，不是随便处理就行的，它是将接地体或称接地装置，按一定要求埋入地中。

接地装置包括接地极与接地线两部分。

接地极一般多用钢管、钢筋、角铁之类金属制成；接地线为接地极与电气设备外壳的连接线。

1.接地极：如用钢管，其直径一般为20～50mm；钢筋的直径为10～12mm；角铁为20×20×3或者50×50×5mm规格。

长度约2.5～3m左右。

垂直埋入地下。

2.接地线：裸铜线、铝线、钢线都可作为接地线，铝线易断最好不用。

铜线截面不应小于4 mm2,铝线截面不小于6mm2。

接地线与接地极最好采用焊接方法连接。

与设备相接时需用螺栓拧紧固牢。

为了使接地装置发挥作用，关键是接地电阻Rd要小，一般要求保证接地电阻Rd不大于1 0欧。

有时遇到土壤地下水位等因数的影响，往往接地电阻太大保证不了要求的数值。

因此可适当增加地极根数（地极间距离不小于2.5m），土壤可埋些粘土，适当加食盐和木炭等混合物接地电阻就是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地的电阻之间的接触电阻以及两接地体之间大地的电阻或接地体到无限大远处的大地电阻。

正确计算和测量接地电阻，是路灯设施接地保护的首要环节。

理论上，接地电阻越小，接触电压和跨步电压就越低，对人身越安全。

但要求接地电阻越小，则人工接地装置的投资也就越大，而且在土壤电阻率较高的地区不易做到。

在实践中，可利用埋设在地下的各种金属管道(易燃体管道除外)和电缆金属外皮以及建筑物的地下金属结构等作为自然接地体。

由于人工接地装置与自然接地体是并联关系，从而可减小人工接地装置的接地电阻，减少工程投资。

一、接地电阻值的规定在1000v以下中性点直接接地系统中，接地电阻Rd小于或等于4欧，重复接地电阻小于或等于10欧。

人工接地极工频接地电阻的计算（约40个公式）一、单根人工垂直接地极工频接地电阻Rg 的通用计算公式简化后的公式：(单根人工垂直接地极简化计算公式来自顾慈祥、冯宝忆编著的<电器设备的防雷技术>1965年2月第一版) [此计算公式来自前苏联接地标准]。

主用公式：R ：垂直接地极的接地电阻（Ω）；ρ：土壤电阻率（Ω·m ）；L ：垂直接地体深度（m ）；d: 接地体直径（圆钢、钢管为外直径；角钢为边宽,扁钢为宽度的 1/2（m ）； r ：接地体半径（圆钢、钢管为外半径；角钢为边宽,扁钢为宽度的 1/2（m ）；二、单根人工水平接地极的工频接地电阻Rg 的数值可按下列简化公式计算： (单根人工水平接地极简化计算公式来自顾慈祥、冯宝忆编著的<电器设备的防雷技术>1965年2月第一版)。

[此计算公式来自前苏联接地标准]。

Rg ：水平接地极的工频接地电阻（Ω）；ρ：土壤电阻率（Ω.m ）;L ：水平接地体总长度（m ）；d ：水平接地体的直径或等效直径 （m ）； h ：水平接地体的埋设深度（m ）k ：与接地装置型式有关的系数 （见表1）表1、 系数k 与接地体型式的关系rLLn L R 22πρ=dLLn L R 42πρ=dtkl L R ng 22πιρ=三、单根人工垂直接地极工频接地电阻Rv 的通用计算公式。

{公式来自DL/621-1997《交流电器装置的接地》附录A ：“人工接地极工频接地电阻的计算”公式：（单根人工垂直接地极）}，Rv ：垂直接地极的接地电阻（Ω）； ρ：土壤电阻率（Ω·m ）； L ：垂直接地极长度（m ）； d ：接地极形体直径（m ）；（圆钢、钢管为外直径；扁钢为宽度的 1/2；等边角钢为0.84边宽；不等边角钢为 ；四、单根人工水平接地极的工频接地电阻Rg 的数值可按下列通用公式计算（公式来自DL/621-1997《交流电器装置的接地》附录A ）：R ：水平接地极的工频接地电阻（Ω）；ρ：土壤电阻率（Ω.m ）;L ：水平接地体总长度（m ）；d ：水平接地体的直径或等效直径 （m ）； h ：水平接地体的埋设深度（m ）A ：与接地装置型式有关的系数 （见表1） 表1 水平接地极的形状系数表五、DL/621-1997《交流电器装置的接地》附录A ： 复合接地网主边缘水平接地极为闭合的复合接地极(接地网)的接地电阻可利用下式计算；8式中：Rn ——任意形状边缘闭合接地网的接地电阻，Ω； Re ——等值方形接地网的接地电阻，Ω；S ——接地网的总面积，m 2；d ——水平接地极的直径或等效直径，m ；Rv = ρ 2πL （Ln8Ld — 1） b 1 b 2(b 12 +b 2 2) √ 0.71 0012.0l n 3LSS L a ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=()R SB L S hdB e =++-⎛⎝ ⎫⎭⎪02131295.lnρρπB hS=+1146.eR a Rn 1=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=A hd l Ln L R 22πρh ——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 ； L ——水平接地极的总长度，m 。

第一章总则第1.0.1条电力装置接地设计必须认真执行国家的技术经济政策，并应做到：保障人身与设备安全、供电可靠、技术先进和经济合理。

第1.0.2条电力装置接地设计应根据工程特点、规模、发展规划和地质特点，合理地确定设计方案。

第1.0.3条电力装置接地设计应节约有色金属，节约用铜。

第1.0.4条本规范适用于工业、交通、电力、邮电、财贸、文教等各行业交流、直流电力设备接地设计。

第1.0.5条电力装置接地设计尚应符合现行的有关国家标准和规范的规定。

第二章一般规定第2.0.1条为保证人身和设备的安全，电力装置宜接地或接零。

交流电力设备应充分利用自然接地体接地，但应校验自然接地体的热稳定。

能对地构成电流闭合回路的直流电力回路中，不得利用自然接地体作为电流回路的零线、接地线、接地体。

直流电力回路专用的中性线、接地体以及接地线不得与自然接地体有金属连接；如无绝缘隔离装置，相互间的距离不应小于１米。

三线制直流回路的中性线，宜直接接地。

第2.0.2条变电所内，不同用途和不同电压的电气设备，除另有规定者外，应使用一个总的接地体，接地电阻应符合其中最小值的要求。

注：本规范中接地电阻系指工频接地电阻。

第2.0.3条如因条件限制，按本规范的要求接地有困难时，允许设置操作和维护电力设备用的绝缘台。

绝缘台的周围，应尽量使操作人员不致偶然触及外物。

第2.0.4条中性点直接接地的电力网，应装设能迅速自动切除接地短路故障的保护装置。

中性点非直接接地的电力网，应装设能迅速反应接地故障的信号装置，必要时，也可装设延时自动切除故障的装置。

第2.0.5条低压电力网的中性点可直接接地或不接地。

当安全条件要求较高，且装有能迅速而可靠地自动切除接地故障的装置时，电力网宜采用中性点不接地的方式。

第2.0.6条在中性点直接接地的低压电力网中，电力设备的外壳宜采用低压接零保护，即接零。

如用电设备较少、分散，采用接零保护确有困难，且土壤电阻率较低，可采用低压接地保护。

一、人工接地体接地电阻值的计算
1、垂直接地体的接地电阻计算
当L>>d时
表一
土壤电阻率-ρ（Ω·m）ρ =100接地体的长度-L（m）L = 2.5接地体的直径或等效直径-d（m） d =0.05接地电阻-R（Ω）R =33.75
2、水平接地体的接地电阻计算
表二
土壤电阻率-ρ（Ω·m）ρ =150接地体的长度-L（m）L =25接地体的直径或等效直径-d（m） d =0.02水平接地体埋深-h h =0.8水平接地体的形状系数-A A =0.378接地电阻-R（Ω）R =10.46
3、复合接地体的接地电阻计算
以水平接地体为主，且边缘闭合的复合接地体接地电阻
表三
土壤电阻率-ρ（Ω·m）ρ =3000接地网总面积-S（㎡）S =10000接地体的长度（含垂直接地体）-L（m）L =1000水平接地体直径或等效直径-d（m） d =0.15水平接地体埋深-h h =3接地电阻-R（Ω）R =15.65
4、工频接地电阻与冲击接地电阻的换算
表四
工频接地电阻-R~（Ω）R~ =10
换算系数-A A =3
冲击接地电阻-R i（Ω）R i = 3.33
表五
形状——L
A00.378
5、接地体有效长度的计算
表六
敷设接地体处的土壤电阻率-ρ（Ω·m）ρ =1500
接地体有效长度-Le Le=77.46
Y+＊*□○0.867 2.14 5.278.81 1.690.48。

接地电阻的计算与影响接地电阻的因素接地电阻的大小影响着用电设备操作人员的安全以及设备的正常运行。

本文通过接地电阻计算公式分析影响接地电阻的几个主要因素，并结合工程实际讨论降低接地电阻的若干措施，并比较这些措施对接地电阻阻值的影响。

标签：接地电阻;影响;电阻率1、前言接地是维护电力系统安全可靠运行，保障设备和运行人员安全的重要措施之一。

接地电阻值是确认接地装置的有效性以及判断接地系统是否符合设计要求的重要参数。

在项目设计前期，就要对接地系统的接地电阻阻值进行计算，以判断照此方案设计接地装置能否满足规范及业主要求。

本文以化工厂的接地系统为背景，介绍了几种国内外常用的接地电阻计算方法，并以伊朗甲醇项目为实例进行计算和比较，分析影响接地电阻的因素，并提出了一些自己的看法。

2、接地电阻的计算2.1、国内计算方法GB 50065-2011 《交流电气装置的接地设计规范》附录A中给出了人工接地极工频接地电阻的计算公式。

对于以水平接地极为主边缘闭合的复合接地网的接地电阻可利用下式计算：2.2、IEEE计算方法IEEE Std 80-2000 IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding 第14章中给出了两种接地电阻的算法：Sverak算法和Schwarz公式。

2.2.1、Sverak算法：3、案例分析下面就以MEKPCO伊朗甲醇项目为例，按照不同设计方案，采用上述几种算法对接地电阻进行计算。

图3.1给出了该项目全场接地网总图：厂区位置土壤电阻率。

厂区接地网为沿着厂区围墙和栅栏敷设的边缘闭合接地网，长280m，宽230m，，水平接地体总长度，埋设深度，接地极采用铜包钢，共打120根。

下面分别以水平接地体选择95㎡裸铜线（直径）和95㎡PVC黄绿线两种方案计算全厂接地电阻。

3.1、方案一：水平接地体采用95㎡裸铜线采用裸导体作为水平接地体是国内外普遍做法，因为裸导体直接与土壤接触可以起到散流的作用，此时接地网为既有水平接地体又有垂直接地体的边缘闭合型复合接地网。

架空送电线路杆塔接地的作用是在雷击状态下将冲击电流或雷电流通过杆塔基础的自然接地和人工水平接地体导入大地，以保护设备的安全。

一、杆塔的接地电阻测量标准有避雷线的杆塔均应接地。

在雷季干燥时，每基杆塔不连避雷线时的工频接地电阻，不宜超过表4—17的数值。

运行中杆塔接地电阻测量值应按设计要求作为标准。

表4—17 每基杆塔不连避雷线时的工频接地电阻最大值Rg ——工频接地电阻，Ω； ρ一土壤电阻率，Ω•m ； L ——接地体总长度，m ；A ——水平接地体形状系数，见表4—18和表4—19。

表4—18 水平接地体形状系数 表4一19 单射线水平接地体最大长度 （2）)在ρ≤300Ω•m 的地区可考虑杆塔基础的自然接地作用。

因混凝土毛细孔中渗透水分，其电阻率接近土壤，杆塔自然接地电阻值推荐表4—20供测试中参考。

表4一20 杆塔自然接地电阻值推荐值三、接地电阻测量（一）采用ZC 一8型测试仪测量接地电阻须用专门的仪表，通常采用ZC一8型接地电阻测量仪。

这种测量仪是按补偿法原理做成的，有三个端钮和四个端钮两种。

有四个端钮时，应将“P2和“C2”短接后再接至被测的接地体。

三端钮式测量仪的“P2和“C2”已在内部短接，故只引出一个端钮“E”测量时直接将E接至被测接地体即可。

端钮“P”和“C”分别接上电压辅助探针和电流辅助探针，并将探针按规定的距离插入地中。

1.对电压辅助探针和电流辅助探针的要求在利用接地电阻测量仪测量接地电阻时，辅助探针本身的接地电阻是测量的关键。

如果探针的接地电阻太大时，会直接影响仪器的灵敏度，甚至测不出数来。

电流辅助探针本身的接地电阻应不大于250Ω，电压辅助探针本身的接地电阻应不大于1000Ω。

这些数值对大多数种类土壤来说是容易达到的。

如在高土壤电阻率地区进行测量时，可将探针周围的土壤用盐水弄湿，其本身的接地电阻就会大大降低。

探针一般采用直径为0.5cm，长度为0.5m的镀锌铁棒做成。

几种常用防雷计算公式在实践中的应用石先跃 魏荣民 金晓东（河北省承德市气象局 067000）摘要 根据最新的《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010中防雷装置至被保护物的间隔距离以及人工水平接地极和人工垂直接地极的几种常用防雷计算公式进行分析，得出一些典型的数值及参考意见便于在防雷工程实际中应用。

关键词 防雷 公式 接地引言防雷设计施工中需要根据《建筑物防雷设计规范》的计算公式对相关数据进行准确计算，确保工程做到安全可靠、经济合理。

由于防雷计算公式一般比较繁琐，工程施工人员在施工前很难比较客观准确的进行计算，因此一般的防雷工程均是按照规范的最低要求进行施工，这样以来工程质量难以保障。

下面通过对防雷接地几种计算公式的分析，得出一些实际的参考数值，不但能确保工程质量符合规范要求，还能省去繁琐的计算。

1 防雷装置至被保护物的间隔距离第一类防雷建筑物才要求装设独立的防雷装置，故防雷装置至被保护物的间隔只针第一类防雷建筑物。

《建筑物防雷设计规范》第4.2.1条第5款：独立避雷针和架空避雷线（网）的支柱及其接地装置至被保护建筑物及与其有联系的管道、电缆等金属物之间的距离（图1），应符合下列表达式的要求，但不得小于3m。

图1 防雷装置至被保护物的间隔地上部分：当hx＜5Ri时，Sa1≥0.4(Ri+0.1hx) (4.2.1-1) 当hx≥5Ri时，Sa1≥0.1(Ri+hx) (4.2.1-2) 地下部分：Sel≥0.4Ri (4.2.1-3)式中：Sa1──空气中距离(m)；Se1──地中距离(m)；Ri ──独立接闪杆、架空接闪线或网支柱处接地装置的冲击接地电阻(Ω)；hx──被保护建筑物或计算点的高度(m)。

根据上述两个计算公式可知，必须首先测出接地装置的冲击接地电阻值，然后才能确定间隔距离。

但在实际工程中是先确定好独立接闪杆、架空接闪线或网支柱位置后（实际施工中通常是无论何种情况间隔距离均设为3m ）再进行施工，最后才能测得冲击接地电阻值。

附录G（规范性附录）建筑物防雷装置技术要求防雷装置包括接地装置、引下线、接闪器、防侧击雷装置及雷电电磁脉冲防护装置等，表G.1～表G.5分别给出了其材料规格和安装工艺的技术要求。

表G.1接地装置的材料规格、安装工艺的技术要求名称技术要求人工接地体水平接地体：间距宜为5m。

垂直接地体：长度宜为2.5m，间距宜为5m。

埋设深度：不应小于0.5m，并宜敷设在当地冻土层以下。

距墙或基础不宜小于1m，且宜远离由于烧窑、烟道等高温影响使土壤电阻率升高的地方。

材料规格要求按照GB50057的规定选取。

自然接地体材料规格要求按照GB50057的规定选取。

安全距离接地装置与被保护物的安全距离应符合GB50057的相关要求。

搭接形式与长度扁钢与扁钢：不应少于扁钢宽度的2倍，两个大面不应少于3个棱边焊接。

圆钢与圆钢：不应少于圆钢直径的6倍，双面施焊。

圆钢与扁钢：不应少于圆钢直径的6倍，双面施焊。

其他材料焊接时搭接长度要求按照GB50601的规定。

防跨步电压的措施防跨步电压应符合下列规定之一：1)利用建筑物金属构架和建筑物互相连接的钢筋在电气上是贯通且不少于10根柱子组成的自然引下线，作为自然引下线的柱子包括位于建筑物四周和建筑物内；2)引下线3m范围内土壤地表层的电阻率不小于50kΩ·m，或敷设5cm厚沥青层或15cm厚砾石层；3)用网状接地装置对地面作均衡电位处理；4)用护栏、警告牌使进入距引下线3m范围内地面的可能性减小到最低限度。

表G.2引下线的材料规格、安装工艺的技术要求名称技术要求根数专设引下线不应少于2根，独立接闪杆不应少于1根。

高度小于等于40m的烟囱不应少于1根；高度大于40m的烟囱不应少于2根。

平均间距四周及内庭院均匀或对称布置。

第二类或第三类防雷建筑物当满足GB50057-2010中5.3.8的要求时，专设引下线之间的间距不做要求。

一类不应大于12m，金属屋面引下线应在18m～24m之间；二类不应大于18m；三类不应大于25m。

人工接地装置接地电阻的计算人工接地装置常用的有垂直埋设的接地体、水平埋设的接地体以及复合接地体等。

此外，接地电阻大小还与接地体形状有关，在路灯施工应用中，通常使用垂直、水平接地体，这里只简要介绍上述两种接地电阻的计算。

１、垂直埋设接地体的散流电阻垂直埋设的接地体多用直径为５０ｍｍ，长度２－２．５ｍ的铁管或圆钢，其每根接地电阻可按下式求得：Ｒgo＝[ρＬn(4L/d)]/2πL式中：ρ—土壤电阻率（Ω／ｃｍ）Ｌ—接地体长度（ｃｍ）ｄ—接地铁管或圆钢的直径（ｃｍ）为防止气候对接地电阻值的影响，一般将铁管顶端埋设在地下０．５－０．８ｍ深处。

若垂直接地体采用角钢或扁钢（见图１），其等效直径为：等边角钢ｄ＝０．８４ｂ扁钢ｄ＝０．５ｂ为达到所要求的接地电阻值，往往需埋设多根垂直接体，排列成行或成环形，而且相邻接地体之间距离一般取接地体长度的１－３倍，以便平坦分布接地体的电位和有利施工。

这样，电流流入每根接地体时，由于相邻接地体之间的磁场作用而阻止电流扩散，即等效增加了每根接地体的电阻值，因而接地体的合成电阻值并不等于各个单根接地体流散电阻的并联值，而相差一个利用系数，于是接地体合成电阻为Ｒg＝Ｒgo/(ηL*n)式中，Ｒgo—单根垂直接地体的接地电阻（Ω）;ηL—接地体的利用系数；ｎ—垂直接地体的并联根数。

接地体的利用系数与相邻接地体之间的距离ａ和接地体的长度Ｌ的比值有关，ａ／Ｌ值越小，利用系数就越小，则散流电阻就越大。

在实际施工中，接地体数量不超过１０根，取ａ／Ｌ＝３，那么接地体排列成行时，ηL在０．９－０．９５之间；接地体排列成环形时，ηL约为０．８。

２、水平埋设接地体的散流电阻一般水平埋设接地体采用扁钢、角钢或圆钢等制成，其人工接地电阻按下式求得：Ｒsp＝(ρ/2πL)*[Ｌｎ(Ｌ2/dh)＋Ａ]。

接地系统整改直击雷接地采用建筑物基础地网，均检测已达到规范要求；（1）根据勘察的现场资料，利用机房建筑地及人工地网组成综合接地网，人工接地网利用周边空地营造，接地电阻按技术要求小于0.7Ω，估测土壤电阻率ρ=1000Ω.m，依公式：R=0.5ρ/A1/2R——工频接地电阻值（Ω）ρ——土壤电阻率（Ω.m）A——地网面积（m2）；按技术规范的要求，R要小于0.7Ω，且ρ为1000Ω·m；R=0.5ρ/A1/2=0.5×1000/A1/2=0.7Ω属不可能，故其地网不能按传统的方式敷设，而应采用接地模块和扩大接地体面积的方式来达到降低接地电阻。

（2）在大地电阻率较高难以达到接地电阻要求的地区，接地体宜采用具有耐腐蚀、保湿性能好的非金属接地模块。

垂直接地体使用50×50×5mm的镀锌角钢；水平接地体采用ZGD-II-1A 型非金属防雷接地模块并辅以40×4mm镀锌扁钢。

为了避免因接地电阻较高时，雷击会形成地电位升高造成地电位反击，应在机房建设时广泛应用等电位连接技术，将机房中正常不带电的金属部分与接地汇集排进行可靠的电气连接。

接地网的形状采用环形闭合及辐射形结合。

详细设计细节见设计图纸。

（3）接地网用材：（a）、垂直接地体：采用50×50×5mm镀锌角钢75米，每根垂直接地体长度2.5米，共30根。

（b）、水平接地体：使用ZGD-II-1A非金属模块30块，扁钢规格：40×4×6000mm，75条，合计长度450米。

（4）、工频接地电阻计算公式：a.垂直接地体的接地电阻R=ρ/(2πl)·ln (4l/d)=1000/(2π×2.5)·ln (4×2.5/0.84×0.05)=348.44Ω(单根)Rc=1/Σ（η/R）=16.58Ω（利用系数η取0.7）式中：ρ——土壤电阻率；Ω·ml——接地体长度；md——接地体的直径或等效直径。

第一章总则第二章一般规定第三章保护接地的范围第四章接地电阻第五章接地装置第六章固定式电力设备的接地第七章携带式和移动式电力设备的接地附录一人工接地体工频接地电阻的计算附录二发电厂、变电所经接地装置的入地短路电流及电位计算附录三电力线路杆塔接地电阻的计算附录四电力设备接地线截面的热稳定校验附录五土壤和水的电阻率参考值附录六接地电阻的测量方法附录七名词解释打印刷新相应的新标准:DL/T 621-97电力设备接地设计技术规程SDJ8—79中华人民共和国水利电力部关于颁发《电力设备接地设计技术规程》SDJ8—79的告知（79）水电规字第3号《电力设备接地设计技术规程》SDJ8—76于一九七六年颁发试行后，对电力设备接地设计工作起到了一定的指导和提高作用。

现根据近年来的建设经验和各单位的意见，对本规程的内容作了必要的修改和补充，并颁发执行。

在执行中如碰到问题，请告我部规划设计管理局。

一九七九年一月八日基本符号电流、电压、电位和电势I——计算用的单相接地故障电流，计算用的流经接地装置的入地短路电流，厂、所内外接地短路时流经接地装置的电流；I nax——接地短路时的最大短路电流；I z——发生短路电流I nax时，流经发电厂、变电所接地中性点的最大接地短路电流；I jd——考虑5～2023发展的流过接地线的短路电流稳定值；——低压电力网中，相线与零线之间的短路电流，向量值；I ch——通过接地体的雷电冲击电流；E w——发生接地短路时，接地装置的电位；E j——发生接地短路时，接地装置的接触电势；E k——发生接地短路时，接地装置的跨步电势；E jm——发生接地短路时，接地网地表面的最大接触电势；E km——发生接地短路时，接地网外地表面的最大跨步电势；——电力网的额定相电压，向量值。

电阻、阻抗和电阻率Z d——相线与零线回路的总阻抗，复数；Z b——变压器正序、负序和零序阻抗的算术平均值，复数；R c——垂直接地体的工频接地电阻；R p——水平接地体的工频接地电阻；R c，ch——每个垂直接地体的冲击接地电阻；R p，ch——水平接地体的冲击接地电阻；R——接地装置的工频接地电阻，单独接地体的工频接地电阻；R ch——接地装置的冲击接地电阻；——每根水平接地体的冲击接地电阻；R w——接地网的工频接地电阻；ρ——计算防雷接地装置所采用的土壤电阻率；ρb——人脚站立处地表面的土壤电阻率；ρ0——雷季中无雨水时所测得的土壤电阻率。