剛果(金)SCM銅鈷礦區(qū)輸電線路勘察土壤電阻率測(cè)試及分析

方良平

(華北有色工程勘察院有限公司，河北石家莊050021)

1 項(xiàng)目概況

2014年11月～12月，公司承接實(shí)施了剛果(金)SICOMINES銅鈷礦項(xiàng)目“π接”及“RK項(xiàng)目”220 KV送電電源線路巖土工程勘察。SICOMINES銅鈷礦礦區(qū)位于剛果(金)科盧韋齊(KOLWEZI)市西南7 km處，屬于加丹加高原低緩丘陵地區(qū)，區(qū)內(nèi)氣候?yàn)闊釒Р菰瓪夂?，年平均氣?0℃，一般氣溫4.2℃ ～31℃，降水主要集中在11月份至次年3月份，占全年降水量的85%以上，5月份至8月份為旱季，降水很少，月降水量不足5 mm，幾乎無(wú)降水。

本次勘察共設(shè)計(jì)71個(gè)塔位，因土壤電阻率直接影響接地裝置接地電阻的大小、地網(wǎng)地面電位分布、接觸電壓和跨步電壓，需對(duì)每個(gè)塔位進(jìn)行土壤電阻率測(cè)試。因存在任務(wù)急，工期緊，國(guó)外條件簡(jiǎn)陋、采購(gòu)不便等因素，現(xiàn)場(chǎng)選用 ETCR3000數(shù)字式接地電阻測(cè)試儀。

2 ETCR3000數(shù)字式接地電阻測(cè)試儀

2.1 工作原理

對(duì)地接地電阻測(cè)量采用額定電流變極法，即在測(cè)量對(duì)象E(接地極)和C(電流極)之間流動(dòng)交流額定電流I，求取E和P(電壓極)的電位差V，然后求取接地電阻Rx的方法，Rx=V/I，見(jiàn)圖 1。

圖1 測(cè)試原理示意圖

2.2 操作方法

按圖2所示將輔助接地棒P及C以直線相距被測(cè)接地物間隔5～10 m處打入地下，按圖2所示將輔助接地棒P及C以直線相距被測(cè)接地物間隔5～10 m處打入地下，連接綠色導(dǎo)線至儀表E接口，黃色導(dǎo)線至儀表P接口及紅色導(dǎo)線至儀表C接口。首先將FUNCITON功能開(kāi)關(guān)置于2 000 Ω檔，按下“TEST”鍵，“WORKING”指示燈亮表示進(jìn)行測(cè)試，若顯示值過(guò)小，再依次切換到200 Ω或20 Ω檔，即選擇最合適的檔位進(jìn)行測(cè)試，所顯示的值即為被測(cè)接地電阻值。

圖2 測(cè)試連接示意圖

3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

測(cè)得接地體接地電阻后，再按下面的公式計(jì)算土壤電阻率。

用鋼管或圓鋼作接地體時(shí)，按如下公式1計(jì)算:

式中:ρ為土壤電阻率，單位Ω·cm;L為鋼管或圓鋼入地長(zhǎng)度，單位m;d為鋼管或圓鋼直徑，單位m;Rx為測(cè)出的接地電阻值，單位Ω。

用扁鋼作接地體時(shí)，按如下公式2計(jì)算:

式中:ρ為土壤電阻率，單位Ω·cm;L為扁鋼長(zhǎng)度，單位m;b為扁鋼厚度，單位m;h為埋設(shè)深度，單位m。

本次勘察塔位電阻率測(cè)試均采用圓鋼(Ф16mm)作為接地體，輔助接地棒P及C以直線相距被測(cè)接地物間隔7.5 m，圓鋼插入深度 0.5～1.0 m。

4 影響土壤電阻率主要因素定性分析

影響土壤電阻率的因素較多，主要有土質(zhì)、溫度、含水量等。本文分別選擇部分塔位對(duì)這三個(gè)因素進(jìn)行對(duì)比測(cè)試并進(jìn)行簡(jiǎn)要定性分析。

4.1 不同土質(zhì)對(duì)土壤電阻率的影響

本次勘察淺部地層主要有耕土、粉質(zhì)黏土、礫砂、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，表1列出了部分塔位的土壤電阻率測(cè)試結(jié)果:

表1 不同土質(zhì)的土壤電阻率值

由表1看出不同土質(zhì)的土壤電阻率相差很大，甚至相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

4.2 不同溫度對(duì)土壤電阻率的影響

剛果(金)晝夜溫差很大，分別在三個(gè)不同時(shí)間段對(duì)GA12、GA19塔位進(jìn)行了土壤電阻率測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表2。

表2 不同溫度的土壤電阻率值

由表2看出溫度對(duì)土壤電阻率的影響較大，且土壤電阻率隨溫度的升高而下降，下降趨勢(shì)比較平穩(wěn)。

4.3 不同含水量對(duì)土壤電阻率的影響

現(xiàn)在正值剛果(金)雨季，晝夜?jié)穸认嗖詈艽?，分別在不同時(shí)間段并通過(guò)加水的方式對(duì)GA12、GA19塔位進(jìn)行了土壤電阻率測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表3。

表3 不同含水量的土壤電阻率值

由表3看出含水量對(duì)土壤電阻率的影響較大，且土壤電阻率隨溫度的升高而下降，下降趨勢(shì)比較平穩(wěn)。

5 結(jié)語(yǔ)

本次測(cè)試及分析存在以下的不足和缺點(diǎn)需要補(bǔ)充:

(1)該測(cè)試儀測(cè)試量程有限，最大為2 000 Ω，如遇較大電阻的土層或者巖層而無(wú)法進(jìn)行測(cè)試。

(2)通過(guò)測(cè)接地電阻再換算土壤電阻率的方法存在一定的不足，就是由于存在接地電阻的影響，可能造成很大誤差，如果地層結(jié)構(gòu)不均勻，計(jì)算出來(lái)的土壤電阻率也隨著接地體的尺寸和埋設(shè)方式不同而變化。

(3)測(cè)試手段過(guò)于單一，所測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法用不同的測(cè)試方法去驗(yàn)證，其準(zhǔn)確性值得商榷。

(4)在對(duì)土壤電阻率影響因素對(duì)比測(cè)試時(shí)選擇的測(cè)試塔位偏少，影響因素的變化幅度偏低，其定性分析存在一定的局限性及片面性。

基于上述存在的不足和缺點(diǎn)，建議直接采取土壤電阻率測(cè)試儀，避免間接測(cè)試換算造成的誤差影響;采取不同的測(cè)試方法進(jìn)行相互驗(yàn)證;對(duì)比測(cè)試時(shí)盡可能的多選擇塔位進(jìn)行測(cè)試，模擬的影響因素的變化范圍盡量更大，從而保證分析的準(zhǔn)確性。

［1］剛果(金)SICOMINES銅鈷礦項(xiàng)目“π接”及“RK項(xiàng)目”220KV送電電源線路巖土工程勘察報(bào)告(R).

［2］ETCR3000數(shù)字式接地電阻測(cè)試儀用戶手冊(cè).

［3］工程地質(zhì)手冊(cè)［M］，北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2007:76－85.

［4］婁國(guó)偉.土壤電阻率的影響因素及測(cè)量方法的研究［J］.黑龍江氣象.2011，28(4).