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垂直接地极对接地系统电气性能的影响
工程实践证明,增设垂直接地极对于降低地网接地电阻、接触电压和跨步电压是一种行之有效的方法。
增设垂直接地极对于降低接触电压和跨步电压具有非常显著的作用,当垂直极为12根时,接触电压就可降低约40%;当垂直极为32根时,接触电压可降低63.49%。而降低接触电压正是电力系统接地安全设计的主要目标之一。
增设垂直极对于降低接触电压的原因主要有两点:一是垂直极的引入,降低了地电位升(GPR),而接触电压及跨步电压均与GPR有着直接的关系。二是因为增设垂直极后,大部分故障电流通过垂直极流入大地,相应减少了水平导体的散流量,因此地表面的水平方向电流密度大大减少,造成水平方向电场强度大大降低。
例如在垂直极为12根时,水平网流散的电流为25%左右,而垂直极流散的电流大约为75%。而在土壤不均匀,特别是上层土壤电阻率明显大于下层土壤电阻率时,这一趋势更加明显,垂直极中流散的电流可达到总电流的90%。因此在地面上引起的接触电压和跨步电压也会相应有较大幅度的降低。
实践结论：
1)将接地系统向纵深方向发展是提高高土壤电阻率地区及城区地网安全性的重要措施。
2)增加垂直接地极能有效地降低接地系统的接地电阻,但在有限面积的接地网上布置过多的垂直接地极时,降阻效果将趋于饱和。
3)增设垂直接地极对于降低接触电压和跨步电压具有非常显著的作用,一是垂直极的引入,降低了地电位升(GPR),而接触及跨步电压均与GPR有着直接的关系。二是因为增设垂直极后,大部分故障电流通过垂直极流入大地,相应减少了水平导体的散流量,因此地表面的水平方向电流密度大大减少,造成水平方向电场强度大大降低。
4)垂直接地极能有效减小季节因素对地网安全性能的影响。