【正文】 電極線和作為接地引下線 dd tcIA ?(577) 的電纜的截面可根據(jù)直流系統(tǒng)單極運(yùn)行時(shí)的工作電流大小，分別按架空線和電纜的要求選取。 順便指出，由于接地電流經(jīng)接地引線入地網(wǎng)后，至少要由地網(wǎng)的兩根導(dǎo)體分流，如果電流在兩根導(dǎo)體中按 7： 3的比例分配，則從熱穩(wěn)定的要求出發(fā)，可以取地網(wǎng)接地導(dǎo)體的截面為接地線截面的 70%。在相應(yīng)條件下銅和鋁的 c值分別為 210和 120。m kf——集膚效應(yīng)系數(shù)； γ ——接地導(dǎo)體的比重， kg/m3 c——接地線導(dǎo)體的比熱， J/℃ τ——接地線的溫升， ℃ 。以 3 3地網(wǎng)為例，地網(wǎng)邊角處的最大流散電流 δ為 ，根據(jù)地網(wǎng)所用導(dǎo)體的直徑可以算出該導(dǎo)體表面的最大電流密度 Jm為 考慮到在所給定的參數(shù) 下，此 3 3地網(wǎng)的接地電阻 Rg為 ，當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)的電 位 U0為 100V時(shí)，經(jīng)地網(wǎng)流 散的總電流 I為 圖 512 5 5地網(wǎng)的散流電流分布 )/( 2m mA???? ???)( ARUIg?? 第八節(jié) 接地線的截面選擇 接地線是把工作電流或短路電流引向接地體的金屬導(dǎo)體，對(duì)交流地網(wǎng)來說，在正常情況下流經(jīng)接地線的電流并不大，因此交流地網(wǎng)的接地線通常不存在長期發(fā)熱的問題，接地線的截面可按短時(shí)發(fā)熱的熱穩(wěn)定要求選擇。圖中處于上部的曲線和坐標(biāo)為（ 15， 0）～（ 15， 15）的導(dǎo)體相應(yīng)，處于下部的 圖 511 3 3地網(wǎng)的流散電流分布 曲線和坐標(biāo)為（ 0， 0）～（ 15， 0）的導(dǎo)體相應(yīng)。計(jì)算時(shí)取地網(wǎng)的埋深 h=，導(dǎo)體直徑 d=，土壤電阻率 ρ=100Ω 60,1 0 0 ???? mm ?? / 6 J???? ?26 / mAtJ my ?? ???? ??? 因此，在設(shè)計(jì)這類地網(wǎng)時(shí)應(yīng)盡量考慮有足夠的散流面積，增加土壤含水量，比如使用具有高吸水性能的高效膨潤土降阻防腐劑?！?）， t按 2h，即2 60 60=7200（ s），則 即按 2h工作制，電流密度最大不得超過 ，如按長期工作制，這個(gè)電流密度會(huì)更小，這也提醒我們?cè)谙【€圈接地的系統(tǒng)中雖然最大補(bǔ)償電流僅為數(shù)十到數(shù)百安，但接地網(wǎng)的熱穩(wěn)定總是特別應(yīng)引起我們的注意，在設(shè)計(jì)城市電容電流較大、所裝消弧線圈補(bǔ)償容量大、地網(wǎng)占地較小的小型化變電所，或戶內(nèi)變電所尤其應(yīng)引起注意，所設(shè)計(jì)的接地裝置應(yīng)按最大補(bǔ)償容量乘以 ，其溫升不得大于 60℃ ，否則由于長期發(fā)熱，水分汽化蒸發(fā)，會(huì)引起接地電阻的增大。 對(duì)于 6～ 35KV安裝消弧線圈補(bǔ)償系統(tǒng)，經(jīng)消弧線圈、地網(wǎng)入地的電流為數(shù)十安到數(shù)百安，但由于消弧線圈屬于 2h工作制，有時(shí)還不只 2h，可達(dá)數(shù)小時(shí)之久。應(yīng)該注意到，為了均衡地面的電位分布、減小跨步電勢和接觸電勢，交流地網(wǎng)中一般都要敷設(shè)一定數(shù)量的均壓帶，此時(shí)由于屏蔽效應(yīng)和尖端效應(yīng)的影響，自地網(wǎng)流散的電流沿地網(wǎng)各導(dǎo)體的分布是不均勻的。 如取 （ m3在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中會(huì)有高達(dá)數(shù)十千安的短路電流經(jīng)地網(wǎng)入地，但持續(xù)時(shí)間不長，一般在 ～ 3s左右。在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，經(jīng)消弧線圈入地的電流是消弧線圈的補(bǔ)償電流，數(shù)值從數(shù)十安到數(shù)百安不等，且持續(xù)時(shí)間長，按規(guī)程規(guī)定為 2h運(yùn)行，實(shí)際上有的電網(wǎng)可達(dá)數(shù)小時(shí)之久。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，無論在正常工作還是系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)都不會(huì)有接地電流流經(jīng)地網(wǎng)入地。 以上推導(dǎo)是按半球形電極導(dǎo)出的，與實(shí)際上的電極有很大的出入，對(duì)任意形狀的電極，由于電極各點(diǎn)的 J不同，其溫升上升速度是不同的，如仍采用式（ 569）的土壤發(fā)熱的溫升方程，并取電極各點(diǎn)的穩(wěn)定溫升 ，則電極各點(diǎn)附近 ??? 220Un ? 土壤的發(fā)熱的時(shí)間常數(shù)將具有不同的數(shù)值，可表示為 即表面電流密度較小的電極附近的土壤具有較大的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)。 （ 2）在土壤長期發(fā)熱時(shí)，允許經(jīng)電極流散的最大電流和電極表面的最大允許電流密度，雖然和電極的尺寸有關(guān)，但土壤長期發(fā)熱時(shí)的溫升卻只和土壤的參數(shù)以及接地極的電位有關(guān)，不受電極的形狀和尺寸的影響。對(duì)半徑 a=1m的半球形電極，其周圍土壤的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)為 當(dāng)半徑 a=2m時(shí)， TT將增至 。在過渡過程開始時(shí)溫升上升得很快，隨著時(shí)間的增加越來越慢，最后逐漸變?yōu)闇厣辉僭黾拥姆€(wěn)定狀態(tài)。由于半球形電極的最大電流密度出現(xiàn)在 r=a處，因此短時(shí)發(fā)熱時(shí)土壤的最大溫升 τm也出現(xiàn)在 r=a處，即有 dtrdrIP 221 2 ???（ 564） 令 Q2=P1可得 整理后有 dtrdrIdr dr 222 22 ????? ?（ 565） rrdtd ??? 2221 ??????? （ 566） 積分后可得 tJtr ?????? 22221 ???????? （ 567） 取 ℃ ， t=2S， τm=60℃ ，代入式（ 567）即可得電極表面的最大允許短時(shí)短路電流密度為 即短時(shí)發(fā)熱時(shí)電極表面的最大允許電流密度要比長期發(fā)熱時(shí)大很多。 二、電流短期流經(jīng)半球形電極流散時(shí)土壤的溫升 當(dāng)電流通過接地電極的時(shí)間很短（約數(shù)秒鐘）時(shí)，可以不考慮熱的傳導(dǎo)而按絕熱過程來計(jì)算，即認(rèn)為流過土壤某處的電流所產(chǎn)生的熱量全部用來提高土壤該處的溫度。M ，土壤的電阻率ρ=100Ω從熱 力學(xué)可知，物質(zhì)每 單位面積每秒所能 傳導(dǎo)的熱量與溫升 τ在空間的變化，即溫度梯度 成正比，也和物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù) λ成正比，所以每秒由半徑 r的半球面流出的熱量 Q1為 圖 59 半球形電機(jī)土壤的發(fā)熱計(jì)算 drd?drdrQ ??? 21 2??（ 555） 令式（ 554）等于式（ 555），可得 drdrraI ????? 22 2112 ???????? ? （ 556） 由于在 r→∞ 處的溫升 τ為零，而在 r=a處溫升為最大，即τ=τm，于是將式（ 556）對(duì) r積分后，有 mararI ?? ? ???02222 112 ???????? ?? ?（ 557） 于是可得 maI ?? ??? 24 22?（ 558） 或 ???? maI 22?（ 559） 由于半球形電極的電位 aIIRU ??20 ??，代入式（ 559）可得 mU ? ??20 ???? 220Um ?（ 560） （ 561） 電極附近土壤的溫度在任何情況下都不允許升高到 100℃ ，否則土壤中的水分將完全被蒸發(fā)掉，以致土壤的電阻增大到極大的數(shù)值。 一、電流長期流經(jīng)半球形電極時(shí)土壤的溫升 當(dāng)電流經(jīng)半球形接地極向土壤流散時(shí)，土壤由于接地電阻存在，土壤會(huì)發(fā)熱，土壤各點(diǎn)的溫升將達(dá)某一穩(wěn)定值。而土壤電阻率的上升將進(jìn)一步加劇土壤的發(fā)熱，如此惡性循環(huán)下去，嚴(yán)重時(shí)可以造成土壤燒結(jié)，使接地極不能正常工件。如果金屬導(dǎo)體的截面選擇的較小，在大的接地短路電流流過時(shí)，導(dǎo)體就可能因過熱而燒斷。aSCCrK 39。2539。)21)(539。(m a x. ????? chBLch RlLUU（ 551） 為了補(bǔ)償上述附加過電壓，避雷器變壓器的電氣距離需要減小，其計(jì)算式為 式中 ——波頭陡度， Kv/m K——系數(shù)， Cr ——變壓器入口電容， μF C′——導(dǎo)線單位長度對(duì)地電容， μF/m S——避雷器到變壓器的導(dǎo)線長度， m。變壓器最大可能受到的振蕩過電壓為 因此，由于避雷器接地線的電感和接地電阻上的壓降使變壓器受到的電壓（ kV）為 （ 550） chBLchBLch RlLUiRdtdiLUU 539。如果避雷器到變壓器的電氣距離已經(jīng)接近允許的臨界值時(shí)，變壓器就得不到避雷器的有效保護(hù)。 二、避雷器接地線引起的反擊過電壓 在一些發(fā)電廠，由于布置上的原因，避雷器的接地線相當(dāng)長，避雷器離變壓器相當(dāng)遠(yuǎn)。 （ 6） 3560kV配電裝置在地電阻率不大于 ，允許將線路的避雷線引接到出線門構(gòu)架上。 （ 3） 60kV 的配電裝置， Ich為 150kA， L′ｈ為 ， 6片 X U50%為 620KV，絕緣子串不閃絡(luò)時(shí)允許的沖擊接地電阻為 （ 4） 35KV的配電裝置，取 Ich為 150kA， L′ｈ為 ， 4片 U50%為 450KV，絕緣子串不閃絡(luò)時(shí)允許的沖擊接地電阻為 ? ??????? R ch)( ??????chR)( ??????chR 當(dāng)水平接地網(wǎng)的面積為 20 20m2，地電阻率為 ，沖擊接地電阻約 ~，可見，即使地電阻率較低，也不宜在35KV配電裝置的構(gòu)架或房頂上裝設(shè)避雷針。m的地區(qū)，對(duì)于220kV配電裝置，在地電阻率大于 1000Ωm的時(shí)，沖擊接地電阻約 。 電壓等級(jí)為 110kV時(shí)，取 Ich為 150kA,高度為 10m 的構(gòu)架電感為 ， 6片 絕緣子的 U50%為 1315k V,允許的沖擊接地電阻為 chchchIhlLUR 39。 （ 2） 110kV及以上的配電裝置，一般可以將避雷性裝在配置的構(gòu)架上或房頂上。 避雷針接地線與接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至變壓器接地線地下連接點(diǎn)接地體長度不得小于 15m。 設(shè)計(jì)裝設(shè)在配電裝置構(gòu)架上的避雷針、線時(shí)，應(yīng)注意： （ 1）裝設(shè)有避雷針、線上的配電裝置構(gòu)架，除在附近裝設(shè)中集中接地體外（埋設(shè) 35根垂直接地體），宜將結(jié)構(gòu)架的橫擔(dān)和鄰近支柱與接地網(wǎng)相連，以便加強(qiáng)分流，擴(kuò)大接地網(wǎng)的利用范圍，降低沖擊接地電阻。如不能分開，引風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電源線應(yīng)采用有金屬外皮且接地的導(dǎo)線。機(jī)械通風(fēng)冷卻塔上電動(dòng)機(jī)的電源線，也應(yīng)照此處理。瀝青混凝土的平均穿強(qiáng)度約為土壤的 3倍，故隔層的厚度 b 可由下式?jīng)Q定 b = – (547) 式中 S——接地體之間實(shí)際距離， m； 絕緣隔離層的深度和厚度還應(yīng)滿足 S1 +S2 + b ≥Dd (548) 式中 S1——隔離層邊緣到主接地網(wǎng)的最小距離， m； S2——隔離層邊緣到避雷針接要體的最小距離， m； b——隔離層厚度， m。 （ 2） 避雷針及其接地體與道路或行人經(jīng)常出入的地方距離不宜小于 3m,否則應(yīng)采取均壓措施，或鋪設(shè)礫石、卵石和瀝青混凝土路面。m時(shí)，集中接地體的沖擊系數(shù)近似在 ，故獨(dú)立避協(xié)針、線的沖擊接地電阻，可以用工頻接地電阻作為標(biāo)準(zhǔn)，以便于現(xiàn)場測量和檢查。在一般情況電阻率地區(qū)，獨(dú)立避雷針、線的工頻接地電阻不宜大于 10Ω。 式（ 541）中的 L′、 h,可由表 52查出。 h——計(jì)算高度 m。因此，要求支柱和接地體與附近的導(dǎo)