双层土壤结构的简化分析清华大学学报(自然科学版)2002年第42卷第3期CNll-2223/NJTsinghuaUniv(SciTech),2002/Vol.42,No.317/37349-352高延庆，曾峰，何金良，梁曦东(清华大学电机工程与应用电子技术系，北京100084)摘要:针对在接地系统进行简单设计和接地电阻估算时,采用多层土壤结构模型进行计算非常复杂的问题，论文将多层土壤结构等效为均匀土壤模型，提出了双层土壤结构的等效简化方法,分析了各个参数对等效均匀土壤电阻率的影响。双层土壤结构对应的等效均匀土壤电阻率只与地网的面积有关，而与地网的形状关系不大。接地系统的垂直接地极长度对等效的均匀土壤电阻率有较大的影响，影响程度与土壤的反射系数有关。采用等效均匀土壤模型可以对接地网接地电阻进行估算，但却不适于对地网的安全性能进行考核，否则会带来较大误差。关键词:双层土壤结构;等效均匀土壤电阻率;垂直接地极;接地系统:TM862:1000-0054(2002)03-0349-04文献标识码:A电阻，确保故障口寸地电位升小于电气设备安全所要求的数值。我国现有规程中一般要求地电位升小于2kV。另一方面，通过降低地表的接触电压和跨步电压来确保人身安全。因此，接地电阻、接触电压和跨步电压对于发、变电站来说是3个非常重要的参数。在我国接地规程及IEEEStd.80-1986中都推荐采用式⑴对均匀土壤中接地网的接地电阻进行近似计算⑶：2S其中:Qe为均匀土壤的电阻率,S为地网面积。在接地系统初步设计时及对接地系统的接地电阻进行粗略估计时,采用上式进行计算是非常方便的。但在工程实际中,很少会遇到均匀土壤的情况，大部分地区的土质比较复杂,不可能找到一个等效的均匀土壤结构来代替实际的土壤结构;而用一个两层的等效土壤来代替实际的任意复杂的土壤结构往往是可能的。但是，由于在双层土壤模型中接地电阻的计算公式比较复杂，不便于工程人员进行设计和估算，因此，若根据此双层土壤再找到一个与之等效的均匀土壤，便可应用式(1),从而使问题得到简化。本文的主要工作就是分析将任意双层土壤结构等效为均匀土壤的规律。分析中采用了从加拿大引进的CDEGS软件包[4,5][1][2].(1)Simplifiedanalysisontwo-layersoilstructureGAOYanqing,ZENGRong,HE激nliang,LIANGXidong(DepartmentofElectricalEngineeringJsinghuaUniversit^Bei激nglOOOS^China)Abstract:Themultilayersoilstructuremodelcannotbeeasilyusedtodesignagroundingsystemandcalculateitsgroundingresistance.Thereforce,auniformsoilmodelisneededthatisequaltothemultilayersoilstructure.Thesimplificationmethodforatwo-layersoilstructureisproposed,andtheinfluenceofdifferentparametersontheequivalentsoilresistivityisanalyzed.Theequivalentsoilresistivityofamultilayersoilstructuredependsonthesoilparameters.thestructureandthesizeofthegroundingsystems.Theequivalentuniformsoilmodelcanbeusedtoestimatethegroundingresistanceofagroundingsystem^utitcannotbeusedtoanalyzethestepandtouchvoltages.Keywords:two-layerresistivity;systemssoilstructure;equivalentuniformsoilverticalgroundingelectrode;groundingo1土壤参数对等效均匀土壤电阻率的影响从原则上来讲，要得到一个复杂土壤结构的等效均匀土壤电阻率只有一种方法，就是将一个半球或水平地网埋设在该土壤中，测量半球或接地网的接地电阻，从半球接地极或水平接地网在均匀土壤中的接地电阻计算公式反推得到的接地电阻率就是发、变电站接地装置的主要目的是为保障电力系统能够安全可靠地运行，以及保障人身和设备的收稿日期:2000-10-25(,(,350清华大学学报(自然科学版)2002,42(3)与该半球接地极或水平接地网的结构有关的土壤的等效均匀土壤电阻率。任何一个复杂土壤结构的等效均匀土壤电阻率都与接地装置的结构有关。任意一水平双层土壤都可用其上层土壤电阻率Q1和上层土壤厚度h以及反射系数K来表征。反射系数1)/(Q2+Q1),Q2为下层土壤电阻率。K=(Q2.Q多层土壤结构中接地系统电气参数的分析计算土壤电阻率的增大）而增大;当反射系数K为负时，等效均匀土壤电阻率Qe随着上层土壤厚度h的增加而...