结合冶金行业中几种典型建筑浅谈接地电阻的计算及接地方式简化

结合冶金行业中几种典型建筑浅谈接地电阻的计算及接地方式简化

[摘要]：结合冶金项目实例介绍了冶金建筑中几种不同的典型的建筑物工频接地电阻的计算方法。同时针对如何利用建筑物内钢筋网及设备基础降简化接地方式、降低接地电阻、控制接地工程成本给出建议。

[关键词]：接地接地电阻 一 、 概述

电力系统、电气装置和电气设备的某一部分与大地做良好的电气连接称为接地。接地对电力系统和电气设备的安全（免遭损坏）及其可靠运行，对操作、维护、运行人员的人身安全，起着很大的作用。因此，必须根据有关规程、规范的要求，精心地进行接地设计；必须严格地按设计进行施工；在投入运行后，必须定期维修、并检测接地电阻值，使其低于规定值，只有这样，接地才能起到它应有的作用。

一般按照接地所起的作用来进行分类。接地可分为工作接地（功能性接地）、保护接地（包括接零）、防静电接地、防雷及防过电压接地、屏蔽接地（隔离接地）以及其他特殊接地等。

按通过接地极流入地中工频交流电流求得的接地电阻，称为工频接地电阻；按通过接地极流入地中冲击电流（雷电流）求得的接地电阻，称为冲击接地电阻。雷电流从接地极流入土壤时，接地极附近形成很强的电场，将土壤击穿并产生火花，相当于增加了接地极的截面，减小了接地电阻。另一方面雷电流有高频特性，使接地极本身电抗增大。一般况下后者影响较小，即冲击接地电阻一般小于工频接地电阻。

工频接地电阻以下简称接地电阻，只在需要区分冲击电阻（如防雷接地电阻）时才注明工频接地电阻。

二、行业中几种典型建筑物工频接地电阻的计算

接地是冶金行业电气专业中的一个重要组成部分，在冶金行业电气设计中经常会遇到各种特点不尽相同的建筑物，对不同的建筑物其接地电阻的计算方法是不同的，现结合某工程炼铁系统中的几种典型建筑结合工程实际讨论其接地电阻的具体计算方法。

高炉本体接地电阻的计算

图一 高炉本体基础剖面图

图一所示为某一工程中炼铁系统高炉本体基础的两个不同的剖面图，高炉本体是全钢结构的，其钢结构通过螺栓固定于一个有两层台阶的大型混凝土基础上。对于这种钢结构固定于大型完整的混凝土基础上的建筑物，其接地电阻按下式计算：

（公式1）

RSC 钢筋基础的接地电阻阻值, Ω

C 基础底层钢筋网到混凝土顶层表面的高度, m

ρ1 土壤的电阻系数, Ω•m

ρ2 混凝土的电阻系数, Ω•m

b基础底层钢筋网的宽度,m

l 基础底层钢筋网的长度,m

t 基础底层钢筋网离地面的深度,m

查相关资料得到数据：项目所在地土壤电阻率ρ1=300Ω•m；混凝土土壤电阻率ρ2 =400Ω•m；基础底层钢筋网到混凝土顶层表面的高度C=9.5m；基础底层钢筋网的宽度b=24.8m；基础底层钢筋网的长度l=39.14m；基础底层钢筋网离地面的深度t=4m。将上述值代入公式1中得到，该高炉本体接地电阻RSC=4.67Ω。

热风炉本体接地电阻的计算

图二 热风炉本体基础平面图

图一所示为某一工程中炼铁系统热风炉本体基础平面图，与高炉本体相比热风炉本体结构分散，分别由多个4000x3600,6700x4000,4000x4000,4800x4600的混凝土基础柱及一个38700x14000大混凝土基础支撑。对于这种分散型基础，其接地电阻按下式计算：

(公式2)

ρ土壤的电阻系数，Ω•m

R接地电阻阻值，Ω

K2形状系数，见图3

L1钢筋体长边边长，m

L2钢筋体短边边长，m

t基础深度，m

根据图二及查相关资料L1=116.6m；L2 =75.2m；t=5m；ρ =300Ω•m。根据上述数据结合图3-形状系数图，求得K2=0.45。将上述值代入公式2中得到，该热风炉本体接地电阻阻值R=1.27Ω。

上述两种建筑物，其基础形式是冶金行业中会经常遇到的典型形式，在工程实际中，会遇到更多的不同形式的建筑物，其对应的接地电阻计算方法也不尽相同，要按照建筑结构的不同特点，灵活选取适用的算法才能够求得准确的接地电阻阻值。

三、简化接地方式，控制接地工程成本

上文中虽然是两种不同形式的建筑物，对应计算接地电阻阻值的方法也不同，但他们有一个共同特点：都利用了建筑物本身的钢筋网作为接地体的一部分或全部。因此要求在设计阶段，在建筑物上将建筑物本身的钢筋网与外接接地体之间预留好通道。

图四与图五分别为混凝土基础柱和钢结构基础柱在土建设计阶段应该为将来利用建筑物内钢筋网作为接地体一部分而要预留的埋件及外边面扁钢。

由前述的公式（1）公式（2）可以看出，接地电阻的阻值不仅与接地体的数量、截面、埋深相关，同时实地的土壤电阻系数（土壤电阻率）在很大程度上也影响着接地电阻阻值。

在工程实践当中，为了保证接地效果，人们想出了很多降低接地电阻阻值的方法，如扩大接地体的截面积，增加接地体的数量，改变接地体的材料（如该由钢接地材质变为铜接地材质），利用化学降阻剂降低土壤电阻率等。实际上把

建筑物内钢筋网作为接地体的一部分加以利用，不仅可以有效地降低接地电阻阻值、简化接地方式，同时也在很大程度上控制了工程成本。

四、结束语

接地在电气施工工程中的重要性无须赘述。在国内市场饱和的情况下，需要走入国外市场，电气行业的国际标准如IEC，DIN等需要在工程设计中加以应用。特别是电气防雷接地系统的设计要严格按照IEC标准去执行。一次接地网、二次接地网、接地电阻及接地材料的电气设计要严格按照IEC标准设计保证整个供电系统的安全可靠。

参考文献

《钢铁企业电力设计手册》,冶金工业出版社，1996

《工业与民用配电设计手册》，中国电力出版社，1994