土壤电阻率的减小措施及测量方法

土壤电阻率的减小措施及测量方法[摘要]土壤电阻率是表征土壤导电性能的参数，其值等于单位长度土壤电阻的平均值。本文介绍了影响土壤电阻率的主要因素、减小土壤电阻率的主要措施，以及测量土壤电阻率的主要方法——四极法。

[关键词]土壤电阻率；接地电阻；四极法

中图分类号： tm54 文献标识码： a 文章编号：

接地电阻，就是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地的电阻之间的接触电阻以及两接地体之间大地的电阻或接地体到无限远处的大地电阻。接地电阻大小直接体现了电气装置与“地”接触的良好程度，是衡量接地系统泄放雷电流能力的重要参数。

对于接地装置而言，要求其接地电阻越小越好，因为接地电阻越小，散流越快，跨步电压、接触电压也越小。而影响接地电阻的主要因素有土壤电阻率，接地体的尺寸、形状及埋入深度，接地线与接地体的连接等。其中土壤电阻率对接地电阻的大小起着决定性作用。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，以及地网地面的电位分布。因此，研究影响土壤电阻率的主要因素，有效地改善土壤电阻率，以及正确地测量土壤电阻率，对接地装置的正确设计具有重要的意义。

1 影响土壤电阻率的主要因素

土壤电阻率不是一个恒定的值，影响因素有很多，主要受以下几个方面的影响：

（1）土壤中导电离子的浓度和土壤中的含水量的影响

土壤电阻率ρ的大小主要取决于土壤中导电离子的浓度和土壤中的含水量。土壤中所含导电离子浓度越高，土壤的导电性就越好，ρ就越小；反之就越大。土壤越湿，含水量越多，导电性能就越好，ρ就越小；反之就越大。

（2）土质的影响

不同土质的土壤电阻率不同，甚至相差几千到几万倍。表1 为几种不同土质在不同含水量时的ρ值。

表1 不同土质的土壤电阻率ρ

（3）温度的影响

温度对土壤电阻率的影响也较大。一般来说，土壤电阻率随温度的升高而下降。

（4）土壤致密性的影响

土壤的致密与否对土壤电阻率也有一定的影响。试验表明，当粘土的含水量为10%，温度不变，单位压力由1961pa增大10倍到19610pa时，ρ可下降到原来的65%。因此，为了减少接地电极的流散电阻，必须将接地体四周的回填土夯实，使接地极与土壤紧密

接触，从而达到减小土壤电阻率的效果。

（5）土壤致密性的影响

季节因素的影响季节的变化也将引起土壤电阻率的变化。季节不同，土壤的含水量和温度也就不同，影响土壤电阻率最明显的因素就是降雨和冰冻.在雨季，由于雨水的渗入，地表层土壤的ρ降低，低于深层土壤；在冬季，由于土壤的冰冻作用，地表层土壤的ρ升高，高于深层土壤。这样，使土壤由原来的均匀结构变成了分层的不均匀结构，引起ρ的变化。多年冻土的ρ极高，可达没有冻土时的几十倍。

2 减小土壤电阻率的主要措施

由于土壤电阻率的大小直接关系到接地装置接地电阻的大小，而出于安全要求，接地电阻必然是越小越好，因而要求土壤电阻率也要越小越好。当接地点的土壤（如岩石、碎石沙和长期冰冻的土壤）电阻率较高时，为了满足接地电阻的要求，须采取措施来降低土壤的电阻率，这些措施包括：

（1）换土用电阻率较低的黑土、粘土和砂质粘土等替换电阻率较高的土壤。一般换掉接地体上部约三分之一长度、周围0.5米以内的土壤。

（2）深埋如果接地点的深层土壤电阻率较低，可适当增加接地体的埋入深度。深埋还可以不考虑土壤冻结和干枯所增加电阻率的影响。

（3）外引接地通过金属引线将接地体埋设在附近土壤电阻率较低的地点。

（4）化学处理在接地点的土壤中混入炉渣、木炭粉、食盐等化学物质，以及采用专用的化学降阻剂，可以有效地降低土壤电阻率。

（5）保土采取措施保持接地点土壤长期湿润。

3 测量土壤电阻率的主要方法

3.1 测量方法

土壤电阻率的影响因子有：土壤类型、含水量、含盐量、温度、土壤的紧密程度等化学和物理性质，同时土壤电阻率随时深度变化较横向变化要大很多。因此，对测量数据的分析应进行相关的校正。

土壤电阻率的测量方法很多，如地质判定法、双回路互感法、三极法以及四极电测深法等。其中四极电测深法通过实践检验，其准确性完全能满足工程计算要求，这种测量方法所需仪表设备少，操作简单。

3.2 四极电测深法的原理

四极法是通过接地电极将直流电供入地下，建立稳定的人工电场，在地表观测某点在垂直方向的电阻率变化。如图1所示:

图1 四极法测试原理图

测量的时候先在地面插入四个电极a、b、c、d，埋入深度一致，

使用稳压电源e 向外侧电极a和b施加电流i，电流由电极a流入，由电极b返回电源。这时电流场将在电极上产生电势，可以用电位差计或者高电阻电压表测量电极c和电极d间的电位差。

用四极法测量土壤电阻率时，应注意电流极之间的距离不宜太大，一般不超过300m，否则引线间互感将对测量结果造成较大的影响。

3.3 测量方法

（1）打开仪表电源，先机械调零，使指针指在零点。

（2）把四根导线一端插在仪器端钮上，另一端连接好极棒。

（3）将四根极棒插入土壤中，布设在一条直线上，插入深度相同，插入间距相等为 a。

（4）按start键开始测量并查看结果。

3.4 测量结果计算

（ω·m）（1）

式中：ρ—土壤电阻率（ω·m）；

r —测得电阻值（ω）；

a —测试电极间距（m）；

ｂ—测试电极入地深度（m）。

一般测试电极入地深度ｂ不超过 0.1ａ时，可假定ｂ＝0，则计算公式可简化为：

（ω·m）（2）

3.5测量结果修正

土壤电阻率应在干燥季节或天气晴朗多日后进行，因此土壤电阻率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：

表2根据土壤性质决定的季节修正系数表

4 结论

本文介绍了土壤电阻率的影响因素、改良措施和主要测量方法。土壤电阻率的大小直接关系到接地装置接地电阻的大小，而接地电阻又直接关系到所连接生产设备的安全运行。及时测得土壤电阻率，有助于采取相应措施改良接地电阻，从而保证生产设备的安全运行。

参考文献

[1] 李志江等，防雷设计中土壤电阻率及其测量[j]，辽宁气象，2001

[2] 孙为民等，季节因素对发变电站地表高阻层安全效果的影响[j]

[3] 李景禄等，接地降阻应用及存在问题分析[j]，高电压技术，