淺談防雷工程中土壤電阻率及其測量

魏居松

摘要：防雷工程的接地裝置實際安裝古城中，需要對安裝位置的土壤電阻率狀況進行測量，然后在此基礎上才能夠進行針對性的施工，從而更好的保障防雷工程作用的發(fā)揮。本文對防雷工程中土壤電阻率以及測量方法展開了分析，旨在給行業(yè)工作人員提供有益參考和經(jīng)驗借鑒。

關(guān)鍵詞：防雷工程;接地裝置;土壤電阻率

在防雷工程實際施工過程中，土壤電阻率是對接地裝置進行設置的關(guān)鍵參數(shù)之一。土壤的電阻率會受到多方面因素的影響，比如土質(zhì)狀況、環(huán)境濕度、溫度、酸堿度等指標都會對土壤的電阻率產(chǎn)生影響，所以工作人員在防雷工程施工前就需要對土壤的電阻率進行測量和分析，只有這樣，才能夠更好的保障防雷工程設置的可靠性與科學性。

1影響土壤電阻率的最主要因素

1.1濕度

含水率也對土壤的實際電阻率有很大影響。絕對干燥土的電阻率被認為接近無限大。含水率達到15%左右，土壤電阻率顯著下降，含水率持續(xù)增加到75%，電阻率變化較小，含水率超過75%，土壤電阻率增加。含水量對土壤電阻率的影響不僅與不同類型的土壤不同，還與水質(zhì)有關(guān)。例如，想要降低土壤電阻率，可以在土壤中添加純水。因此，在用水改良土壤的時候需要注意結(jié)合土壤的實際含水狀況。

1.2溫度

土壤溫度升高，電阻率會出現(xiàn)降低的情況，0℃水結(jié)冰，土壤電阻率會急劇增加。這些土壤電阻的特性在設計接地裝置方面是必須要進行充分考量的。受同一地點氣溫和天氣變化的氣象因素影響，土壤中的水分和溫度不同，都會對土壤電阻率造成影響。因此，土壤電阻率也是連續(xù)變化的，特別是地表土壤。因此，在雷保護項目實際施工過程中，進一步深埋接地裝置對于更好的穩(wěn)定接地電阻是有益的。一般來講，接地電阻最小嵌入深度為0.8m～1m。至于是否應該被埋的更加深入，取決于更深位置的土壤電阻率。許多地方的深土電阻率非常高。如果接地裝置埋的太深，會增加接地電阻，不但增加施工難度，同時也會增加接地工程的施工成本。

2防雷工程中土壤電阻率測量的的影響因素

2.1檢測設備

沖擊接地電阻是當前實施氣象防雷檢測的主要選擇設備，但是因區(qū)域間現(xiàn)實差異，部分地區(qū)仍使用搖表式電阻儀實施氣象防雷檢測，后者測得的工頻電流與沖擊電流在計算方法上并不一致。因此，在對土壤電位梯度梯度進行電阻儀檢測時需最大程度接近于0，也就是說，電阻儀檢測需將0點作為開端，以此降低后續(xù)檢測誤差，提升檢測精準度。但是在實際操作時這一點卻難以做到。鉗式電阻儀是我國多數(shù)氣象站使用防雷檢測工具，與其他電阻儀相比這一設備具有操作簡單、結(jié)構(gòu)明晰、檢測迅速等諸多優(yōu)勢，已在實踐中得到了較為廣泛地使用。但是鉗式電阻儀卻無法達到零點電阻，故而無法直接接地測量，需首先測量接地極及電阻儀間距，若二者間距無法滿足要求則最終測量的數(shù)據(jù)會存在較大誤差，不能為檢測提供科學數(shù)據(jù)。

2.2氣象特征

氣象條件并未在規(guī)章制度中予以明確規(guī)定，但是卻是接地電阻工作必須考慮在內(nèi)的影響因素。在實施檢測前需要首先對當?shù)氐臍夂颉穸纫约皽囟鹊葰庀髼l件進行調(diào)查分析，避免對接地電阻測量造成影響。人員需要按照氣象條件對電阻的影響針對性選擇電阻阻值，土壤電阻率與接地電阻正向相關(guān)，而接地電壓也同接地電阻阻值成正比，因此分析氣候成為必然。除濕度、溫度等外，土壤所含物質(zhì)、自身酸堿性及成分、緊實程度等也會在一定程度上影響土壤電阻率，綜合考慮當?shù)赝寥狼闆r是提升檢測準確性的必然要求。

2.3偶然因素

最大程度減少和排除干擾因素是提升接地體檢測準確性的關(guān)鍵，得出的高空雷電測量結(jié)果也更為精確。但是，在排除了諸多主要影響因素外，仍有較多偶然因素會對檢測結(jié)果造成影響，不利于結(jié)果精準度的提升。如電阻儀中電流不足、接地導線使用致使誤差出現(xiàn)、人工操作出現(xiàn)細微偏差等，人為難以完全避免，因此就要求工作人員重視偶然誤差，充分考慮多種影響因素，在發(fā)現(xiàn)誤差時予以及時校正，最大程度避免干擾，以此確保結(jié)果的精準。

3防雷工程土壤電阻率測量的準備工作

第一，檢測前應首先了解被測接地裝置所在位置土壤的結(jié)構(gòu)形式、位置，地上和地下的環(huán)境情況，如有無架空供電線路、通信線路、地下電纜、金屬管道和金屬物等，布置電流極棒和電壓極棒時，應避開架空線和地下電纜、地下金屬管道。

第二，每次檢測都應盡量固定在同一位置，采用同一臺儀器，采用同一種方法測量，以備下一年度比較接地裝置所在位置土壤的性能變化。

第三，對建筑物天面防雷裝置所在位置土壤狀況測量時，把接閃器作為測試點測得的接地電阻值，作為判斷接閃器和接地裝置的連接是否良好是可以的，但作為接地裝置接地電阻值不妥。因為接閃器到接地裝置之間存在一定的電壓，因此所測得的接地電阻將偏大。對于人工接地體，在不連接共地的情況下，一般其接地電阻值是不一樣的，但把天面接閃器作為測試點所測得的接地電阻值是一樣的，因此不能客觀地反映出接地裝置的性能狀況，也無法判定防雷裝置是否合格。

4土壤電阻率的測量

工作人員在對土壤電阻率進行測量之前，需要先設置一個垂直的接地極或者水平接地極，以此來模擬接地系統(tǒng)。一般來講，垂直接地極所用金屬物體的直徑應該大于15毫米，其長度應該大于1米。需要注意的是，模擬所用的金屬物體外形、尺寸應該盡可能的與防雷工程實際所用的接地裝置盡可能的保持高度一致。以鍍鋅鋼管作為接地極為例，鍍鋅鋼管的一端應該為尖錐形或者是斜口形狀，這種外形能夠更加容易的插入到土壤既定位置。在設置好接地極之后，工作人員就需要使用電阻測試裝置對接地電阻進行測量。

測量方法為：電流極C離開模擬接地極E的測量距離為S#40m，電壓極P的位置應置于電流極C和模擬測試點E的中間位置，分別將3根測試極打入地中。在整個測量過程中，電流極C的位置處于靜止狀態(tài)，電壓極P的位置處于不斷運動狀態(tài)，在整個區(qū)間之內(nèi)設置3-5個點位對電阻值進行測定，并讀數(shù)。電阻率在測定過程中可以使用四極法來對其進行測量。四極法指的就是選擇兩個電極對土壤進行通電，使區(qū)域的土壤有電流流通;之后使用另外兩個電極對不同點位土壤之間的電位差來進行測量，最后根據(jù)公式得

到電阻率的數(shù)值。

土壤電阻率計算公式： ?2 aV/I 2 aR

其中，ρ為電阻率，a為電極之間的距離，V表示電壓，I表示電流，R為接地電阻。

實際應用過程中，四極法根據(jù)距離設置的不同有能夠被劃成等距四極法與不等距四極法。

四極法又可分為等距四極法和不等距四極法，在實際測量過程中可以結(jié)合實際工況來進行合理的選擇。

5結(jié)論

綜上所述，在防雷工程實際施工之前，相關(guān)工作人員應該對接地裝置所在位置的土壤地質(zhì)狀況實施較為全面的勘測，并對土壤電阻率進行有效測量，只有這樣，才能夠有效保障防雷工程作用的充分發(fā)揮。本文對影響土壤電阻率的因素展開了分析，并探討了測量土壤電阻率的一些方法，在實際工作中，工作人員應該結(jié)合工作實際，采用合適的土壤電阻率測量方法，來減小誤差，提升土壤電阻率測量的準確性，為防雷工程高質(zhì)量的實施奠定良好基礎。

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