影响接地电阻的因素分析介绍

根据上述仿真分析，影响接地电阻大小的因素有水位、海水的电阻率、海床的电阻率和伸入海床的桩基长度。下面以导管架基础为例，通过控制变量，单一改变仿真条件参数，分别研究各个影响因素对于接地电阻的影响程度。

1.海水的电阻率

一般而言，海水的电阻率不会超过5Ω·m，因此在原来模型的基础上，在极端低水位的情况下，改变海水的电阻率，使其从1Ω·m逐渐增加到5Ω·m，观察接地电阻的变化。仿真计算结果见表8-10，接地电阻随海水电阻率变化的曲线如图8-17所示。

表8-10　改变海水电阻率的仿真计算结果

图8-17　改变接地电阻随海水电阻率变化的曲线

可以看出，海水的电阻率对于接地体接地电阻的影响很大，并且二者有较强的线性相关关系，当海水电阻率增加400%时，接地电阻增加302%。不过，尽管海水的电阻率对于接地电阻有影响，但是在海水电阻率最高的情况下，接地电阻仍然能够满足工程需要。在实际工程中应该以精确度较高的海水电阻率开展工程设计。

2.海水水位

从前述的计算结果可以看出，水位对接地电阻的大小影响很大，下面以极端低水位下的模型为例，分别计算水位下降1～5m时接地装置接地电阻的变化。根据上述海上风电场的环境条件，因其比极端低水位低5m的地方已经非常接近海床，在这种极端的情况下如果接地装置仍然能够满足需要，说明在当地的环境下，接地电阻不会因为海水水位的极端变化而出现不满足工程需要的情况。

极端水位下的仿真计算结果见表8-11，接地电阻随水位变化的曲线如图8-18所示。

表8-11　改变海水水位的仿真计算结果

从计算结果可以看出，水位对接地电阻的大小有一定的影响，当水位下降了86%，接地电阻增大了75%。并且，当水位比极端低水位低3m时，接地电阻呈现一个突然上升的趋势。这是因为在这个水位，导管架基础的第二个“X”结构已经在水面以上了，极大地影响了入地电流的散流，从而使得接地电阻突然上升。由于海水水位的下降对于接地装置的接地电阻有很大的影响，因此在实际工程中，对于海水的极端水位应该有较为准确的估计。

3.海床土壤电阻率

基础结构伸入海床以下的部分很大，其对于散流的贡献不能忽略，因此，海床的土壤电阻率对接地电阻的大小也有影响。以极端高水位下的模型为例，取电阻率在100～5000Ω·m之间进行变换，计算接地电阻（表8-12），并绘制接地电阻随海床土壤电阻率变化的曲线（图8-19），分析海床土壤电阻率的变化对于接地电阻的影响。(www.xing528.com)

图8-18　极端水位下接地电阻的变化曲线

表8-12　极端高水位下接地电阻随着海床土壤电阻率的变化

根据图8-19可以看出，接地电阻随海床土壤电阻率的增大保持着增大的变化趋势。当电阻率在100～1200Ω·m之间变化时，接地电阻变化较为明显，当电阻率上升至1200Ω·m以上时，接地电阻变化的不太明显，曲线接近于水平。

图8-19　接地电阻随海床土壤电阻率的变化曲线

从仿真计算结果可以看出，随着电阻率的增大，接地电阻开始增大得较快，但增大的速度不断减缓。根据计算得出的数据进行粗略分析，当电阻率从100Ω·m增大至300Ω·m时，电阻率增大200%而接地电阻增大14.784%；电阻率从300Ω·m增大至600Ω·m时，电阻率增大100%而接地电阻增大5.502%；电阻率从600Ω·m增大加至1200Ω·m时，电阻率增大100%而接地电阻增大2.815%，由此可见，接地电阻随电阻率增大的速度明显放缓。当电阻率增大至1200Ω·m以上时，接地电阻增大的速率再次明显降低，电阻率从1200Ω·m增大至1700Ω·m时，电阻率变化41.667%而接地电阻只变化0.870%，且后来随着电阻率的增大，变化速度不断减小以至几乎不明显。但纵观全部数据，随着电阻率的增大，接地电阻始终以增长的趋势不断接近0.1Ω。

由此可见，海床土壤电阻率和接地电阻呈现正相关关系，但是，随着电阻率的增大，相关系数呈现减小的趋势，这是因为在利用导管架基础作为自然接地体的接地方式下，地网的散流主要通过海水层完成。从数据分析，当土壤电阻率小于500Ω·m时，接地电阻对于海床土壤电阻率的敏感度还是较高的。

4.桩基长度对于接地电阻大小的影响

钢管桩伸入海床层以下通常达到十几米甚至20多m，参考杆塔接地装置中垂直接地体的设置，伸入海床以下的长度也会影响接地电阻的大小。对于导管架结构，在极端低水位的条件下，改变钢管桩的长度，仿真结果见表8-13，接地电阻随钢管桩伸入海床的长度的变化曲线如图8-20所示。

表8-13　改变钢管桩长度的接地电阻

取纵坐标的分度值为0.0005Ω，伸入海床的长度高达25m时，接地电阻比伸入海床的长度为5m时小1.5%，可以看出，增加伸入海床的长度会使接地电阻下降，但是效果并不明显。

图8-20　接地电阻随钢管桩伸入海床的长度的变化曲线