浅谈土壤电阻率的测量方法

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浅谈土壤电阻率的测量方法

金敬国

(成都市防雷中心,四川成都610051)

摘要:介绍土壤电阻率测量的主要方法、注意事项及测量数据的处理。正确地测量和计算土壤电阻率,对接地装置的正确设计起着决定性作用。具有重要的意义。

关键词:土壤电阻率测量方法

引言

电极问距a分别取2、4、5、10、15、20、25、30m。三天的土壤电阻率P测

随着雷雨季节的来临,在我们防雷设施检测和工程设计工作中,经常会遇到土壤电阻率的测量和计算问题。土壤电阻率是接地工程计算中一个常用的参数,直接影响接地装置接地电阻的大小、地网地面电位分布、接触电压和跨步电压。土壤电阻率是决定接地体电阻的重要因素.为了合理设计接地装置,必须对土壤电阻率进行实测。以便用实测电阻率做接地电阻的计算参数。下面就根据我们的实际工作经验和体会来谈谈土壤电阻率的计算和测量方法。

l、测量方法及原理

测量土壤电阻率的方法有:土壤式样法、三点法(深度变化法)、两点法(西坡Shcpard土壤电阻率测定法)、四点法等,三点法虽较简便,但因三点法测量深度受接地极击入深度及击入点的限制,无法知道深层土壤的电阻率和大体积土壤的电阻率:而要对大体积未翻动过的土壤进行土壤电阻率的测量,最准确的方法是四点法,四点法主要包括等距法和不等距法。

在这里我要介绍等距四点法.本方法只对接地装置所在的上层(几米之内)土壤层进行测量,不考虑土壤电阻率的深层变化。

采用四点等距法时如图I所示.首先将小电极埋入被测土壤呈一字排列的四个小洞中.埋入深度均为b,直线间隔均为a。测试电流I流入外侧两电极.而内侧两电极间的电位差V可用电位差计或高阻电压表测量。

t∞I

2238.0259.0p

270.0

157.4

130.6

68.5

43.3

36.5

34.2

32.7

4126.3141.5

581.7124.7

1046.264.4

1526.335.6

2018.425.4

2516.923.2

3015.722.3

第一天第二天第三天

表l土壤电阻率p测试数据

数据显示,在土壤湿度较大情况下测量的土壤电阻率明显偏小.因此测量的数据不宜采用。

3.3、测量数据处理

以第三天测量数据为参考.画出土壤电阻率P与极间距离8之间的关系曲线P=f(a)。如图2所示:

∥?’i

:jN,i.\

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图l等距法测试土壤电阻率示意图

设a为两邻近电极间距,则以a,b的单位表示的电阻率P为:

4用尺

P:,.

~~~~~..,

~…一~…甜、…一:_…’:r…‘一……:产…_二一,

图2土壤电阻率p与板问距离a之问的关系曲线Pzf(a)从图2可以明显看出,当极间距离8小于5米。随着a越小,土壤电阻率越大,并且变化越陡;极间距离a大于lO米,土壤电阻率变化趋于平缓.数值变化很小。为了得到较合理的土壤电阻率的数据,极间距离8取值为

。.罾再5丽

2a

¥,li),15,20.2S,jo时,得出土壤电阻率d值,再求平均值。

P=(130.6+68.5+43.3+36.5+34.2+32.7)/6=57.6(t3.m)

土壤电阻率应在干燥季节或者天气晴朗多日后进行。因此土壤电阻应是所测的土壤电阻率数据中最大的值,为此应按下列公式进行季节修正:

P=CP

式中:P一土壤电阻率:R一所测电阻;8一电极间距;b一电极深度。

当测试电极入地深度b不超过0.1a,可假定b=O则计算公式可简化为:p=2TT

aR

式中:p。为所测土壤电阻率;c为季节修正系数。

当土壤性质是粘土,深度应该在0.8.3米间,并且测量时土壤具有中等含水量时口取1.5。土壤性质季节修正系数表如下表2土壤性质

粘土粘士

距离a值进行测量,一股a=2…4

2、测量注意事项

注:用等距法测量时,为得到较合理的土壤电阻率的数据,宜改变极间

510、15、20、25、30m等。在测量过程中,两

电流极之间的距离不宜太大,否则引线间互感将对测量结果造成较大的影响。最大的极间距离可取拟建接地装置最大对角线的三分之二。

深度/m

0.5^0.80.8-3.0

e1

32

e2

21.5

e3

1.51.4

2.1、土壤电阻率测试应避免在雨后或雪后立即进行,一般宜在连续天睛3天后或在干燥季节进行。在冻土区,测试电极须打入冰冻线以下。

2.2、尽量减小地下金属管道的影响。在靠近居民区或工矿区,地下可能有水管等具有一定金属部件的管道,应把电极布置在与管道垂直的方向上,并且要求最近的测试电极(电流极)与地下管道之间的距离不小于极间距离。

2.3、为尽量减小土壤结构不均匀性的影响,测试电极不应在有明显的岩石、裂缝和边坡等不均匀土壤上布置;为了得到较可信的结果,可以把被测场地分片,进行多处测试。3、测量实验

3.1、概况

为了尽可能准确地测量土壤的电阻率.我们首先选择一块空地,土壤性质为比较均匀的粘土,地下基本无金属管道。选择了一套测量仪器0,准备了一根20米长的皮尺。

3.2、测量过程

在平时测量过程中,经常会遇到雨天,为了验证土壤湿度对土壤电阻率影响的大小,本人在下雨过后第一天、第二天、第三天对同一块地进行多次测量。

注t口1一一在测量前数天下过较长时问的雨承’选用。口2一一在测量时土壤具有中等含水量时选用。

口3一一在测量时可能为全年最高电阻.即土甥}干燥或测量前降雨不大时选用

表2

土壤性质季节修正系数表

0=1.5x

因此可以得出土壤的电阻率P=口P4、结论

57.6=86.4(f2.nO

土壤电阻率的大小直接关系到接地装置接地电阻的大小,是接地计算中一个重要的参数。而它又是一个不易确定的量.主要受土壤中导电离子的浓度、土壤中的含水量、土质、季节因素、温度及土壤的致密性等因素的影响。因此在选择天气状况、测量方法以及如何分析测量的数据起着关键性作用。-

参考文献

【1]I建筑物防雷装置检测技术规范GB/T2143

17949.1-2000

1.2008

【2】接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则GB/T【3】接地装置特性参数测量导则电力行业标准DIJT475.2006

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万方数据

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