模擬接地極測量土壤電阻率的方法

李舟鑫，張強宜，胡萬全，常 晨

(貴州省黔西南自治州防雷中心，貴州 興義 562400)

模擬接地極測量土壤電阻率的方法

李舟鑫，張強宜，胡萬全，常 晨

(貴州省黔西南自治州防雷中心，貴州 興義 562400)

土壤電阻率是建筑設計和防雷接地設計過程中的一個重要參數(shù)，其準確度直接關系到防雷裝置設計過程中的科學和優(yōu)化設計，也極大的影響到建設單位投資費用。然而，常用的溫納法和變頻法測試土壤電阻率比較繁瑣，該文從理論分析入手，介紹模擬接地極測量土壤電阻率方法。

模擬接地極;土壤電阻率

1 引言

在防雷工程實踐中，溫納法和變頻法是采集土壤電阻率數(shù)據(jù)的常用方法，主要是這兩種方法測量土壤電阻率數(shù)據(jù)比較真實、可靠。但是，采用這兩種方法測量土壤電阻率時，如果極間距離定界不準確，將產(chǎn)生較大的測量誤差，同時這兩種方法比較繁瑣，而且對測量設備的要求也比較高。為了簡化土壤電阻率測試方法，經(jīng)過十余年土壤電阻率模擬接地極測試實踐，并與溫納法測試結果進行比較，取得一定的經(jīng)驗。本文介紹土壤電阻率模擬接地極測試法的理論依據(jù)以及測試換算方法，供防雷的同仁們參考。

2 水平模擬接地極測量土壤電阻率

單根接地扁鋼埋入地中后接地電阻的計算公式如下：

式中：ρ為土壤電阻率，單位：Ω·m;L為模擬接地體長度，單位：m;h為水平接地體埋設深度，單位：m;d為接地體等效直徑，單位：m，扁鋼取;A為水平接地體的形狀系數(shù)，見表1。

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為計算方便，根據(jù)表1實驗時水平模擬接地極采用-40 mm×4 mm鍍鋅扁鋼(此時形狀系數(shù)A=0)，公式(1)變化為：

取：模擬接地體長度L=1 m，水平接地體埋設深度h=0.8 m，計算K值：

即：當采用-40 mm×4 mm×1 000 mm鍍鋅扁鋼模擬接地極、埋地0.8 m深測量土壤電阻率時，所測得的模擬接地極的接地電阻值的1.5倍即是測量點的土壤電阻率。

3 垂直模擬接地極測量土壤電阻率

單根垂直接地極接地電阻計算公式為：

式中：ρ為土壤電阻率單位：Ω·m;L為模擬接地體打入地下的長度，單位：m;d為接地體等效直徑，單位：m。

為了取得不同深度土壤電阻率數(shù)值，使所測試的土壤電阻率更接近實際，測試時取模擬接地體打入地下的典型深度值在0.3～2.0 m，相應系數(shù)K見表2。

表2 典型深度系數(shù)K值

4 模擬接地測試的土壤電阻率與溫納法測量值對比分析

為了進一步驗證土壤電阻率模擬接地極測試法的精度，模擬接地極法和溫納法進行了10 a的對比實驗，表3是采用垂直接地極測試法得出的不同土質在相同土壤情況下與溫納法測試的對比數(shù)據(jù)。

表3 相同土壤條件下模擬和溫納法的對比值

從表3可知，相同土壤條件下模擬法和溫納法測試的土壤電阻率比較接近，兩種方法的差值在30 m以內，能夠滿足工程設計、施工要求。但溫納法測量的土壤電阻率需要四極電極，測試過程比較繁瑣，用模擬測試法則簡便、易操作，加上訂正值即可得到則比較真實的土壤電阻率數(shù)值。

5 小結

①土壤電阻率是建筑設計和防雷接地設計個過程中的一個重要參數(shù)，其準確度直接關系工程設計的科學性和系統(tǒng)優(yōu)化，也影響到建設投資費用，常用的溫納法和變頻法測試土壤電阻率比較繁瑣，需要花費大量的時間和精力。

②模擬接地極法采用標準的扁鋼或圓鋼，通過測試單根接地極在一定深度下的接地電阻，通過系數(shù)反算土壤電阻率，方法科學，簡單易行，能極大提高工作效率。

③采用水平模擬接地極測試土壤電阻率時，-40 mm×4 mm鍍鋅扁鋼埋入地中0.8 m處后，一定要將回填土夯實，以保證測試數(shù)據(jù)的真實可靠。

④根據(jù)實踐經(jīng)驗，采用垂直接地極法時，圓鋼打入地下1 m深度測試得到的土壤電阻率比較可靠，在同一面積上測試不少于10個點的土壤電阻率數(shù)據(jù)，對優(yōu)化工程設計有很好的幫助。

［1］ 蘇邦禮.雷電與避雷工程［M］.廣州：中山大學出版社，1996.

［2］ 解廣潤.電力系統(tǒng)接地技術［M］.北京：中國電力出版社，1999.

［3］ 陳家斌.接地技術與接地裝置［M］.北京：中國電力出版社，2002.

［4］ 李景祿，胡毅，劉春生.實用電力接地技術［M］.北京：中國電力出版社，2008.

TM930

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1003-6598(2011)04-0060-02

2011-05-26

李舟鑫(1972-)，男，工程師，主要從事防雷技術應用、雷擊事故鑒定、雷擊風險評估工作。