接地电阻计算方法详解

接地电阻是电流I经接地电极流入大地时，接地电极的电位V对I的比值主要是大地呈现的电阻。接地电阻的大小除与大地的结构、土壤的电阻率有关外，还与接地体的几何尺寸和形状有关，在雷电冲击电流流过时还与流经接地体的冲击电流的幅值和波形有关。

由于接地电阻的存在，当有电流通过接地体时，将使接地电极及其周围的土壤发热；电流在接地电阻上的压降将引起接地电极电位的升高，可能使设备受到这一过电压（反击过电压）的作用而损坏；电流离开接地体在地中扩散时，在地面上出现的电位梯度会使人体遭受接触电压和跨步电压的作用，为此对接地电阻阻值必须加以控制。

在风电场接地设计中，接地电阻为

式中　Rn——任意形状边缘闭合接地网的接地电阻，Ω；

Re——等值（即等面积、等水平接地极总长度）方形接地网的接地电阻，Ω；

S——接地网的总面积，m2；

d——水平接地极的直径或等效直径，m；

h——水平接地极的埋设深度，m；

L0——接地网的外缘边线总长度，m；(www.xing528.com)

L——水平接地极的总长度，m。

图8-2　风电机组接地系统示意图

在实际的工程应用中，通常采用该式（8-3）的简易计算式，即

式（8-3）和式（8-4）只能适用于水平接地网，当垂直接地极总长度在接地网中所占比例很小时，用式（8-4）近似计算复合接地网的接地电阻也是可以的。式（8-4）是在假定接地网为等电位下的条件下推导的，而大面积接地装置并非是一个等电位体，故对大面积的接地装置的接地电阻计算需加上一个修正系数，即将式（8-3）将变为

式中　K——大型地网工频有效利用系数。

同时需要注意的是，式（8-3）是基于均匀土壤电阻率的情况。实际土壤电阻率一般都是非均匀的，即电阻率在各点不完全一样。实际工程中不可能详细了解大地的电阻率分布情况。因此，在接地计算中通常近似采用均匀土壤结构模型。均匀土壤结构模型假定大地土壤电阻率都是一致的，尽管与实际情况不符，但这种模型计算简便，容易了解地网尺寸、地网形状、埋深等参数对接地体接地电阻、跨步电位差和接触电位差的影响。

当地网敷设在水中或地网所在大地一定深处地质较复杂时，大地结构可由水平双层或三层模型来表示。这种土壤模型较单层更接近实际，计算也不很繁琐，目前已有较成熟的算法。近年来，随着计算机技术的飞速发展，快速大内存的高性能计算机在电力工程领域迅速得到应用，极大地促进了接地技术的研究。利用边界问题数值计算方法——边界元法对电磁场三维位势问题进行积分方程和边界积分方程推导，建立接地电阻计算的数学模型，正推动着接地网分析计算的进一步发展。