土壤电阻率的测量方法

土壤电阻率的测量方法
土壤电阻率是接地工程的重要参数，我们在设计、计算接地装置时应首先测量当地的土壤电阻率，并搞清土壤率在地面水平各方向的变化以及垂直方向的变化规律，以使用zui小的投资达到的设计结果。
    一、三极法测量土壤电阻率（工程实际中很少采用）
    在需要测土壤电阻率的地方，埋入几何尺寸为己知的接地体，按电压电流法测出接地体的接地电阻。
    测量采用的接地体为一根长3m，直径50mm的钢管；或长3m，直径25mm的圆钢；或长10～15m，40mm×4mm的扁钢，其理入深度0.7～1.0m。
    采用垂直打入土中的圆钢，测量接地电阻时，电压极距电流极和被测接地体20m远即可。测得接地电阻后，由下式即可算出该处土壤电阻率。即
        ρ＝（2πιR_g）／[1n（4ι／d）]
    式中 ρ——土壤电阻率，Ω·m;
         ι——钢管或圆钢埋入土壤的深度，m;
         d——钢管或圆钢的外径m；
         R_g——接地体的实测电阻，Ω。
    用扁钢作水平接地体时，土壤的电阻率按下式计算，即
        ρ＝（2πLR_g）／[1n（L²／bh）]
    式中 ρ——土壤电阻率，Ω·m;
         L——接地体的总长度，m;
         h——扁钢中心线离地面的距离，m;
         b——扁钢宽度，m;
         R_g——水平接地体的实测电阻，Ω。
    用三极法侧量土壤电阻率时，接地体附近的土壤起着决定性作用，所测的土壤电阻率，在很大程度上仅反映了接地体附近的土壤电阻率。
    所测得的接地电阻R_g中，还包括了接触电阻在内，从而引起较大误差。此外，由于地的层状或剖面结构，用上述方法换算出来的等值电阻率，只能是对应于被测接地体的尺寸和埋设状况的地的等值电阻率。这个等值电阻率对于不同类型和尺寸的接地体来说，差别是很大的，因而这种方法在工程实际中很少采用。
    二、四极法测量土壤电阻率
    采用四级法测量土壤电阻率时，其接线如图1-1所示。

 图1-1 四极法测地壤电阻率的试验接线图

 由外侧电极C₁、C₂通入电流I，若电极的埋深为ι，电极间的距离为aι，则C₁、C₂电极使P₁、P₂上出现的电压分别为：
        U₂＝ρI／2π[1／α－1／2α]
        U'₂＝ρI／2π[1／2α－1／α]
    而两极间的电位差为：
        U₂－U'₂＝ρι／2πα
    因此ρ＝[2πα（U₂－U'₂）]／I＝2πα（U／I）＝2παR_g    （1-1）
    式中 ρ——土壤电阻率，Ω·m;
         a——电极间的距离，m;
         U——P₁、P₂点的实测电压，V；
         R_g——实测土壤电阻，Ω。
    由式（1-1）可知，当a己知时，测量P₁、P₂两极间的电压和流过的电流，即可算出土壤的电阻率。
    四极法测得的土壤电阻率，与电极间的距离a有关，当a不大时所测得的电阻率，仅为大地表层的电阻率，其反映的深度随a的增大而增加。一般测得的ρ值是反映0.7深处的数值。
    具有四个端头的接地电阻测试仪，均可用于四极法测量土壤的电阻率。
    用四极法测量土壤电阻率时，电极可用四根直径2cm左右，长0.5～1.0m的圆钢或钢管作电极，考虑到接地装置的实际散流效应，极间距离可选取20m左右，埋深应小于极间距离的1/20。测量变电所的ρ值时，应取3～4点以上测量数的平均值作为测量值。
    用以上方法测出的土壤电阻率，不一定是一年中的zui大值，所以应按下式进行校正。
        ρ_max＝ψρ
    式中 ρ_max——土壤zui大电阻率，Ω·m;
         ρ——实测土壤电阻率，Ω·m;
         ψ——考虑到土壤干燥的季节系数，其值如表1-1所示，测量时如大地比较干燥，则取表中的较小值，比潮湿时，则取较大值：

表1-1 季节系数的选取范围表

 注：测量时，如果土壤比较干燥，计算时采用表中较小的ψ值；土壤比较潮湿，则采用较大ψ值。
    三、用四极法测量时有以下注意事项
    1.对于已运行的变电所测土壤电阻率时，因电流要受到地中水平接地体的影响，因而测量时要找土质相同的远离接地网的地方进行。
    2.为了全面的了解电阻率的水平方向的分布情况，要在被测试的范围内找不同的4～6点进行测量。
    3.为了了解土壤的分层情况，应改变几种不同的a值进行测量，比如a＝10、20、30、50m等。
    4.测土壤电阻率时尽量避开地下的管道等，以免影响测试结果。
    5.不要在雨后土壤较湿时测土壤电阻率。