沖擊接地電阻與工頻接地電阻換算系數(shù)計(jì)算方法分析

上饒市氣象局 周敏芳 程飛軍

一、換算系數(shù)計(jì)算原理

《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2012附錄C中給出了接地裝置沖擊接地電阻與工頻接地電阻的換算公式，具體如下。

式（1）中，R為工頻接地電阻，Ri為沖擊接地電阻，A為換算系數(shù)。換算系數(shù)A與接地體的最長(zhǎng)支線長(zhǎng)度l和有效長(zhǎng)度le之比存在一定的關(guān)系，其函數(shù)關(guān)系如圖1所示。

圖1 R與le/le的函數(shù)關(guān)系

在考慮土壤電阻率ρ的基礎(chǔ)上，即可從圖1中查得換算系數(shù)A，且在以下4種情況可以得到精確值。

1.當(dāng)ρ≤ 100 Ω·m 時(shí)，A＝ 1.0。

2.當(dāng)ρ＝500 Ω·m，且l/le≤0.3時(shí)，A＝1.5。

3.當(dāng)ρ＝1000 Ω·m，且l/le≤0.2時(shí)，A＝2.0。

4.當(dāng)ρ≥3 000 Ω·m，且l/le≤0.1時(shí)，A＝3.0。

除上述情況外，只能從圖1中查得近似值，且人為誤差非常大。為了得到較準(zhǔn)確的近似值，可以利用內(nèi)插法求解換算系數(shù)A。

二、換算系數(shù)的計(jì)算過(guò)程實(shí)例分析

以某工程為例，實(shí)測(cè)得土壤電阻率ρ＝1 300 Ω·m，接地體最長(zhǎng)支線長(zhǎng)度l＝42.00 m，其工頻接地電阻和沖擊接地電阻換算系數(shù)A計(jì)算過(guò)程如下。

1.計(jì)算接地體有效長(zhǎng)度le，判斷特征線。le計(jì)算公式為

式（2）中，ρ為土壤電阻率，將數(shù)據(jù)代入式（2）可知，該接地體的有效長(zhǎng)度le＝72.11 m，則有l(wèi)/le＝0.582。

由圖1可知，ρ＝1 300 Ω·m，1 000 Ω·m ≤ρ≤ 2 000 Ω·m，故用ρ＝1 000 Ω·m和ρ＝2 000 Ω·m這兩條特征線內(nèi)插求A。

2.利用ρ＝1 000 Ω·m和ρ≤100 Ω·m兩條特征線，以及特征值l/le＝0.2、l/le＝1.0和計(jì)算值l/le＝0.582，計(jì)算A1的值。A1插值計(jì)算圖像如圖2所示。

由圖1可知，ΔBCD與ΔACE相似，根據(jù)相似三角形對(duì)應(yīng)邊比值相等原理，有

將圖中數(shù)據(jù)代入式（3），可得DB＝0.522 5 m，則有換算系數(shù)A1＝1.0 m＋DB＝1.5225 m。

3.計(jì)算A2的值。利用ρ≥2 000Ω·m和ρ≤100Ω·m兩條特征線，并利用兩個(gè)特定值l/le＝0.1、l/le＝1.0以及計(jì)算值l/le＝0.582 m，計(jì)算A2的值。A2插值計(jì)算圖像如圖3所示

同理利用ΔBCD與ΔACE相似的原理可以計(jì)算出的A2值。經(jīng)計(jì)算A2＝1.928 89 m。

4.計(jì)算任意Ax的值。Ax的插值計(jì)算圖像如圖4所示。

把A1＝1.522 5 m和A2＝1.928 89 m在點(diǎn)C（0.582，0）位置內(nèi)插到ρ＝1300Ω·m，即可求出任意Ax的值，即換算系數(shù)A的值。由圖3可知，換算系數(shù)A＝Ax＝A1＋BD＝1.64 m。

三、結(jié)論

《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》凝結(jié)了防雷先驅(qū)們的思想精髓，是防雷規(guī)范中的“母法”，簡(jiǎn)練但不簡(jiǎn)單。要想真正理解和運(yùn)用，還需在防雷工作實(shí)踐中不斷地總結(jié)、歸納，才能更好地掌握并靈活運(yùn)用。