接地电阻常用计算公式

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1、站土壤结构复杂，且有极大的迷惑性，曾导致多家国内单位专家犯错，最终在华 北电力大学等单位的协助下成功降阻。该勘测设计院也因此深刻认识到传统设计 理念中不可避免的重大缺陷，认真改进，加强土壤电阻率的勘测和分析，引入先 进的计算机软件，并专门派人去华北电力大学学习。另外注意与施工方的沟通和 协调，确保先进理念与具体实践的完美结合，之后，该勘测设计院再没出现过类 似问题。下面将详细介绍、分析了某 圆圆园噪灾 变电站接地勘测、设计及改进过程， 以及其后该勘测设计院所采取的一些变电站接地设计的改进措施。这对国内广大 接地设计从业者有着极强的参考意义。 圆郾 源郾 员摇 概述 准确解析土壤电阻率是变电站接

2、地地网设计的关键所在。如果土壤电阻率分 层情况解析不准确，就不可能准确计算接地网的接地电阻值，从而导致设计差错， 将接地体布置在高电阻率区，最终降阻效果微弱，导致巨额投资浪费。 譬如，就在与该 圆圆园噪灾 变电所不远处，某单位对另一座 圆圆园噪灾 变电所进行改 造时，打了十多口 员园园皂 的深井和斜井，仅从 源 降至 猿，与 园郾 缘 的目标值相去 甚远，导致 苑怨 万合同金额无法收取，而且还影响了变电站的投运，造成了一定经 济损失。 非常遗憾的是，这种类似案例仍时有发生，导致的重大损失时有所闻，而且 这种损失短期内还无法避免，主要是土壤电阻率的勘测和分析非常费时、复杂且 难度大，一般的设计人

3、员很难做好。面对土壤结构复杂、变化较大的系列视在电 阻率值，国内设计师多采用线性方式取平均值，或者本章参照实用电力接地技 术推荐的将测得的视在电阻率 的值作为 园郾 苑缘葬（电极间距）处的真实值来计 算。这样的后果就是多个单位根据同一组土壤电阻率数据设计接地方案时，设计 方案往往各不相同，设计值跟实际值也常存在着较大的差异。 圆郾 源郾 圆摇 秦皇岛某 圆圆园噪灾 变电站工程案例 站区地网面积为 员猿猿郾 缘皂 伊员怨园皂。 共取 猿园 测点，根据不同电极间距测视在电阻率，计算平均值见表 圆鄄圆。 表 圆鄄圆摇 秦皇岛某 圆圆园噪灾 变电站视在电阻率（圆园皂 测点） 电极间距（皂）员圆猿缘员园

4、员缘圆园 视在电阻率（皂）圆猿郾 员猿苑郾 愿猿源郾 缘源愿郾 怨远远郾 苑员园猿员员圆 员郾 接地电阻值要求 砸园郾 缘 显然，表层电阻率相当理想，可是考虑到电阻率往下呈逐渐升高的趋势，该 勘测设计院还是将数据发给多个其他单位的专家以听取意见，结果，全都认为 愿员接地设计与工程实践 员猿猿郾 缘皂 伊员怨园皂 的水平地网即可使接地电阻值降至 园郾 缘。 但是，后来的实践事实表明，水平地网仅使接地电阻值降至 员郾 猿。 圆郾 土壤电阻率分层原理解析 为什么最终结果跟众多设计者的初始设计计算相差如此之大？关键在于该变 电站下方存在着复杂的土壤分层，各层之间的土壤电阻率差异较大，较难分析， 再加上

5、勘测不到位，所以分析不准就是必然性的了。 下面举例说明。表 圆鄄猿 给出了一组视在电阻率数据。考虑到目前仍有众多的勘 测设计院习惯只测 圆园皂 甚至更短的电极间距的视在电阻率，故先给出的是 圆园皂 电 极间距的视在电阻率，可估算一下土壤电阻率状况。 表 圆鄄猿摇 一组视在电阻率数据例子 电极间距（皂）员圆缘愿员园员缘圆园 视在电阻率 （皂） 愿园郾 园园苑远愿园郾 园远园猿愿园郾 怨园猿源愿猿郾 源猿缘怨愿远郾 圆怨远园怨苑郾 缘园园怨员员猿郾 圆苑园 其实，除非借助电脑软件，否则，很难估准电阻率状况。 将式（圆鄄源）输入电脑，制成两层土壤的视在电阻率曲线图，通过该曲线图可 模拟反演出表 圆鄄

6、猿 中的数据为一种典型的理想的两层电阻率的系列视在电阻率值， 圆园皂 以上电阻率为 愿园皂，圆园皂 以下为 员圆园园皂。 图 圆鄄苑 所示为实测视在电阻率与分析土壤电阻率分层情况（愿园皂 原 圆园皂 原 员圆园园皂）曲线。平滑曲线为理想的视在电阻率，与表 圆鄄猿 中的视在电阻率值高 度一致。 图 圆鄄苑摇 实测视在电阻率与 愿园皂 原圆园皂 原员圆园园皂 标准视在电阻率曲线 图 圆鄄愿 所示为实测视在电阻率与分析土壤电阻率分层情况（愿园皂 原 圆园皂 原 怨员第 圆 章摇 土壤电阻率勘测、分析 员愿园园皂）曲线，曲线与表 圆鄄猿 中的实际视在电阻率值几乎保持一致，仅在 圆园皂 极间距处，曲线跟

7、实际值之间表现出微小的误差。但这是在完全理想的情况下解 析得到的。在实际中，电阻率往往都是不均匀的，存在着一定的波动，如果曲线 跟实测值之间的误差能像图 圆鄄愿 所示的这么小，则认为电阻率的分层解析已经比较 精确了。 不过，图 圆鄄愿 所示模拟分析出来的土壤分层结构却是，圆园皂 以上视在电阻率为 愿园 皂，圆园皂 以下为 员愿园园皂。这样曲线的下层电阻率与实际值相差 远园园 皂。 图 圆鄄愿摇 实测视在电阻率与 愿园皂 原圆园皂 原员愿园园皂 标准视在电阻率曲线 因此，即使是最高级的电脑软件，也未必能分析准 圆园皂 下层土壤视在电阻率 情况。为此，须增大最大极间距离 葬皂葬曾，以进一步测准 圆

8、园皂 以下的视在电阻率 状况。 图 圆鄄怨 中，从上到下 源 根视在电阻率曲线，代表了两层土壤结构的 源 种模型： 上层土壤视在电阻率均值为 越愿园皂，厚度均值为 凿 越圆园皂；下层土壤视在电阻 率分别为 员愿园园皂、员缘园园皂、员圆园园皂 和 员园园园皂。通过观察 源 根视在电 阻率曲线我们可以发现，当最大极间距离 葬皂葬曾值小于 圆园皂 时，几乎不可能将 源 根 视在电阻率曲线区别开来，此时很难准确解析实际分层土壤视在电阻率。当最大 极间距离 葬皂葬曾小于 远园皂 时，源 根视在电阻率曲线仍保持了较大的一致性，如果土壤 水平分层相对均匀，土壤分层状况大致可以解析出来，如果土壤电阻率在水平方

9、 向存在着一定的分层状况或者比较不均匀，那么实测值的波动很容易导致解析值 跟实际分层状况产生较大误差。当最大极间距离 葬皂葬曾达到 圆园园皂 时，源 条电阻率曲 线已经明显分叉开来，此时土壤的分层解析工作就容易得多，也准确得多。 园圆接地设计与工程实践 图 圆鄄怨摇 实测视在电阻率与 源 种两层土壤模型的电阻率曲线 圆郾 源郾 猿摇 秦皇岛某 圆圆园噪灾 变电站工程案例的进一步分析 至此，我们再回头分析表 圆鄄圆 给出的土壤视在电阻率，则容易理解众多的设计 者均得出某 圆圆园噪灾 变电站站内水平地网可以降至 园郾 缘 的原因了。由于初始提供的 圆园皂 内电极间距的视在电阻率最大值仅为 员员圆郾

10、 猿皂，不少专家便以此认为整个 地网的等值电阻率也应该比 员园园皂 多一些，故水平地网的接地电阻应该可以降 至约 园郾 缘。 事实上，仅依靠 圆园皂 内电极间距的视在电阻率值，即使通过高级电脑软件， 仍无法得出此变电站的准确电阻率分层。通过后来的两次进一步勘测，我们发现， 在电极间距达到 远园皂 时，视在电阻率渐渐增至 圆猿员皂；电极间距增至 圆园园皂 时， 视在电阻率则增至 愿苑怨皂（见表 圆鄄源） 。 表 圆鄄源摇 秦皇岛某 圆圆园噪灾 变电站视在电阻率（圆园园皂 测点） 电极间距（皂）员圆猿缘员园员缘圆园 视在电阻率（皂）圆猿郾 员猿苑郾 愿猿源郾 缘源愿郾 怨远远郾 苑员园圆郾 怨员员

11、圆 电极间距（皂）猿园源园缘园远园员园园员缘园圆园园 视在电阻率（皂）员猿圆员苑圆圆园苑圆猿员缘愿源苑园苑愿苑怨 如果此时再重估某土壤电阻率，我想应该没有人会认为计算某水平地网的等 效视在电阻率比 员园园皂 多一些了。因此，通过增加最大极间距离 葬皂葬曾获得更多 深层土壤视在电阻率信息是很必要的： 员）如果最大极间距离 葬皂葬曾过小，那么再高级的电脑软件都无法分析准确。 圆）只要最大极间距离 葬皂葬曾增大到一定距离（如 阅蕴 源苑缘圆园园远接地装置工频 特性参数的测量导则推荐的“拟建接地装置最大对角线的 圆辕猿”甚至更长） ，一 员圆第 圆 章摇 土壤电阻率勘测、分析 般的设计师都能通过直观大

12、致判断出深层土壤电阻率值。 不过需要说明的是，在实际工程应用中，由于土石分布高度不均，理想的土 壤分层往往并不存在，只能尽可能地使模拟视在电阻率分层接近实际视在电阻率 分层。 像某 圆圆园噪灾 变电站，当电极间距最长延至 远园皂 时，测量出来的土壤视在电阻 率可反演出来的一近似的三层土壤分层模型，根据此模型计算出来的水平地网接 地电阻比实测值小 员愿郾 远豫；当电极间距最长延至 圆园园皂 时，测量出来的土壤视在电 阻率也可反演出一近似的三层土壤分层模型，根据此模型计算出来的水平地网接 地电阻值比实测值小 缘郾 源豫。显然，后者在更大范围内测量了土壤视在电阻率数 据，结果也更接近实际值，并据此设

13、计计算出深井加斜井的进一步降阻措施。深 井斜井施工完毕后，实测值跟最后的设计值基本一致，为 园郾 远怨。 圆郾 源郾 源摇 某勘测设计院的改进措施及启发意义 在秦皇岛某 圆圆园噪灾 变电站接地工程完成后，某勘测设计院深刻认识到传统接 地理念的缺陷以及现有标准规范的局限（如 阅蕴辕 栽 远圆员员怨怨苑交流电气装置的接 地等均不含土壤电阻率的分层方法） ，并采取了如下改进措施： 员）购进 悦阅耘郧杂 软件包，并专门派人去华北电力大学学习其应用技术以及先 进的设计理念。 圆）进一步强化勘测工作，加大在勘测方面的投入。之前测量时一般只取 圆园皂 的最大电极间距。之后又增加了 圆远皂、猿猿皂 等更多的电

14、极间距，最大电极间距一般 取 圆远园皂。测点数量随着电极间距的增大而适当减少，电极间距超过 圆园皂 后，一般 只测 猿 个点。 猿）注意与施工工程公司的互动，提醒或者建议施工公司（很多是专业的接地 公司） ，在投标前应作进一步的详细勘测，取得更加详细的视在电阻率数据，从而 将方案修正得更加完善。 此后至今 缘 年多，再无发生过类似某 圆圆园噪灾 变电站的偏差，而且，一般都能 比较准确地一次设计到位。 反观其他设计院，常认为出现较大的设计偏差是常态，甚至认为这是很正常 的事。因此，很多设计院在初始设计时一般只敢考虑一半的预算费用，剩下的一 半留作二次甚至三次改造使用，这显然不及综合了跨步电压、接

15、触电压等多方因 素的一次性成功的设计经济、合理，很容易造成较大的浪费，延误变电站的投产。 之所以发生上述种种弊端的一个重要原因就是缺乏周密的电阻率勘测工作。像在 南方两广地区，很多设计院采用四极法勘测土壤电阻率时，最大电极间距常常只 取 员园皂，一些则干脆放弃了土壤电阻率的四极测量方法，直接根据地勘材料估计， 如此，设计不准就是必然性的了。 因此，作者认为，某勘测设计院在接地方面的改进措施应代表着国内变电站 圆圆接地设计与工程实践 接地今后的发展趋势。不过，并非所有的设计院都能购买得起 悦阅耘郧杂 软件包或者 有某勘测设计院那样的学习、深造机会。事实上，就接地而言，也没必要买 悦阅耘郧杂 软件

16、包，可以通过如下其他方式替代完成： 员）土壤电阻率分析无疑是最难、最关键的一环，不过却可以通过电脑将式 （圆鄄源）编成程序，绘成成曲线图，模拟实测视在电阻率，反演出电阻率分层情况， 这可以通过 酝葬贼造葬遭、悦 语言等多种方法实现。甚至还能通过 耘曾糟藻造 实现，不过这需 要精湛的技巧。本节的几个视在电阻率分层解析图就是通过 耘曾糟藻造 绘制的。另外， 除了电脑软件，还可以通过手工计算来实现，本书文献苑，员圆均有介绍，方法 基本一致，读者可以参照。 圆）水平地网和垂直接地体的等值电阻率可通过本书第 猿 章推荐的相关公式进 行计算。水平地网等值电阻率推荐利用式（猿鄄员远）进行计算；垂直接地体推荐利 用式 （猿鄄员苑） 耀 式（猿鄄圆园）进行计算。 圆郾 源郾 缘摇 结论 员）如果需要预先准确设计好变电站地网接地电阻值，则在采用四极法测量土 壤电阻率时，最大电极间距应足够长，建议取“拟建接地装置最大对角线的 圆辕猿”