[發明專利]地下變電站鋼筋混凝土樁基接地電阻的模擬方法

在審

• 申請號: 201510897908.1
• 申請日: 2015-12-08
• 公開（公告）號: CN105528487A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 關雪飛;褚強;姜波;何仲;孟毓
• 申請（專利權）人: 上海電力設計院有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發明涉及一種地下變電站樁基電阻的模擬方法，屬于電力系統變電站接 地設計技術領域，具體為一種地下變電站鋼筋混凝土樁基接地電阻的模擬方 法。

背景技術

根據國家標準GB50057-2010建筑防雷規范4.3節及其條文說明中，對將 建筑物鋼筋混凝土內的鋼筋作為接地裝置的情況進行了規定和說明。地下變電 站由于其結構特點，位于地下的鋼筋混凝土樁基很深，且數量巨大，而樁中的 鋼筋是導體，因此需要考慮樁基對接地電阻的影響，地下站樁基長度均在50 米以上，一般情況下，在此深度土壤電阻率很低，且土壤含水率很高，樁基的 混凝土含水率也很高，相應電阻值也較小。如果將其作為部分接地裝置納入地 下變電站接地網，一方面可以有效減小接地電阻，另一方面可以在保證接地電 阻達到要求的情況下，有效減少銅、鋼等接地材料用量，達到節約資源的目的。 但目前尚未有利用建筑物鋼筋混凝土樁基作為接地裝置對變電站接地電阻影 響的定量估算方法，導致若想利用樁基做接地裝置，只能在施工過程中邊測量 變對接地網進行優化，無法在施工前的防雷接地初設、可研、施工圖繪制階段， 對接地材料有一個合理的考量，可能導致材料浪費及工程預算不準。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明的目的是克服現有的規范規程無法針 對在將地下變電站混凝土樁基用作接地裝置時，無法對其電阻值進行估算的方 法，綜合考慮地下變電站樁基混凝土及鋼筋等材料特性對其電阻率產生的影 響，通過對樁基電阻率、截面積以及長度等參數的歸納，進而提出一種地下變 電站鋼筋混凝土樁基電阻的模擬方法，使地下變電站的防雷接地專業在設計階 段，能夠有效較少銅、鋼等接地材料用量，采取的接地網及接地裝置設計方案 更具經濟性、合理性和科學性。

為實現上述目的，本發明提供了一種地下變電站鋼筋混凝土樁基接地電阻 的模擬方法，包括以下步驟：

S1、選取需要進行計算的地下變電站鋼筋混凝土樁基；

S2、確定樁基的長度、截面積、配筋率；

S3、確定樁基所采用鋼筋的電阻率；

S4、確定樁基所采用混凝土的濕度、強度等級、配合比；

S5、根據樁基所采用混凝土的濕度、強度等級、配合比計算混凝土電阻率；

S6、根據樁基截面積、配筋率計算混凝土截面積及鋼筋截面積；

S7、模擬樁基接地電阻。

進一步地，所述步驟S1中的鋼筋混凝土樁基為圓柱體。

進一步地，所述步驟S4中混凝土配合比a可表示為：a＝w:m1:m2:m3:… mn:a1:a2:a3:…ai，其中w表示每立方米混凝土中水的用量(千克)；m1-mn表 示每立方米混凝土中n種膠凝材料(如水泥、礦粉、粉煤灰)的用量(千克)；a1-ai 表示每立方米混凝土中i種骨料(如砂、石)的用量(千克)。

進一步地，所述步驟S6具體為：設樁基鋼筋截面積為S_S，則有：S_S＝λ·S； 樁基中除鋼筋以外的部分均為混凝土，設樁基混凝土截面積為S_K，則有：S_K＝ (1-λ)·S；其中S為樁基截面積，λ為鋼筋截面積在整個樁基橫截面圓形面 積中所占的比重。

進一步地，所述步驟S7具體為：將樁基等效為覆有混凝土的鋼導體，鋼 導體為圓柱，截面積為S_S，長度為L，電阻率為ρ_s；混凝土為包裹于鋼導體外 的圓環柱，截面積S_K，為L，電阻率為ρ_k；以此作為模型模擬鋼筋混凝土樁基， 參與地下變電站接地計算。

本發明的有益效果：

本發明經過計算，在符合相關規范(例如GB50065-2011《交流電氣裝置 的接地設計規范》)要求的前提下，利用地下變電站本身的鋼筋混凝土裝置替 代原有變電站接地設計中的部分銅、鋼等接地材料，能夠有效提高地下變電站 接地設計方案的經濟性，合理性和科學性，從而達到減少工程量和工程造價的 目的，具有顯著的經濟效益和社會效益。

以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說 明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1為本發明的地下變電站鋼筋混凝土樁基電阻的計算方法流程圖；