接地棒电阻计算器

本计算器可确定单根裸杆、单根混凝土封闭杆、裸杆或混凝土封闭杆床(多根杆)的埋杆接地电阻。对于杆床,未考虑水平埋设导体的影响,因此计算结果较为保守。

所使用的简单方程直接取自或衍生自《IEEE 交流变电站接地安全指南》(IEEE Std 80-2013)第 14.6 节。这些公式的局限性包括它们仅适用于均匀土壤,不适用于双层或多层土壤,例如,它们也不适用于非均匀分布的杆件。

SafeGrid Earthing 软件可以高精度计算任何尺寸或形状接地网的埋地杆电阻。

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接地棒电阻

该计算器可计算埋入均匀土壤模型中的单根或多根网格电极的电极电阻。此外,它还能计算被混凝土包裹时的电极电阻。

方程

1.单杆

计算单杆电阻的常用公式 [1] 为

变电站可再生能源软件公式示意图。

其中:

,ρ:土壤电阻率(Ω·m)。
,Lr:接地棒长度。
,d:接地棒直径。

2.混凝土包裹的单杆

在高电阻率的土壤中,最好在接地极外加一层混凝土,因为混凝土的电阻率较低,根据含水量的不同,通常在30Ω·m至200Ω·m之间。因此,它能在接地极周围形成低电阻率的土壤环境,从而提供额外的保护。
我们可以使用Fagan和Lee [2] 的公式计算出被混凝土包裹的接地极电阻:

在哪里?

ρc:混凝土的电阻率(Ω·m)
Dc:混凝土保护层的直径(m)

3.杆床

Schwarz [1] 使用下面的公式来确定棒床的阻力:

在哪里?

A:网格面积(m²)
nr:放置在面积A内的杆数。
k1:系数。


随后,Kercel [3] 推导出一个方程,用于根据网格面积(长度和宽度)计算矩形网格的系数。
系数的计算公式为:

与电路和电缆有关的数学公式示例。

在哪里?

a:网格的长度(米)
b:网格的宽度(米)

4.混凝土包裹杆的杆床

从 (3) 可以得出

两个功能强大的软件解决方案,可优化可再生能源公式的利用。

将(1)代入(5)得

显示电气功能与变电站之间关系的图表。

对于混凝土包裹的杆,我们用 (6) 代替 (2)。得出

两种不同的电气公式

给出混凝土包裹棒材的棒材床计算公式(图 1)。

桌子上一组带电试管的示意图。
图 1 带有混凝土包裹杆的网格。

参考资料

[1] 《电气和电子工程师学会交流变电站接地安全指南》。IEEE 电力与能源学会。美国。2013, p. 204 

[2] Fagan, E.J. and Lee, R. H., "The use of concrete-enclosed reinforcing rods as grounding electrodes", IEEE Transactions on Industry and General Applications, IGA-6: No.

[3] Kercel, S. W., "Design of switchyard grounding systems using multiple grids" IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-100, no.3, pp.

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