接地电阻与温度、相对湿度的关系特征分析

2018-09-19李秋健

价值工程 2018年30期

李秋健

摘要：本文根据 2017年7月-2018年6月中山市石歧长虹加油站地网电阻值的监测数据，结合中山市气象观测站日平均气温、日平均地温、日平均相对湿度的数据，统计分析接地电阻与温度、相对湿度的关系特征。分析表明：总体上接地电阻与温度、相对湿度均为负相关关系。从全年各月份分析来看，接地电阻值具有阶段性的变化特征。在干旱的秋冬季（10月-次年1月），相对湿度比较稳定，温度的变化是影响接地电阻变化的主要因素，两者呈现显著的负相关关系；在春夏雨季（4月-6月），温度比较稳定，相对湿度的变化是影响接地电阻变化的主要因素，两者呈现显著的负相关关系。

Abstract： Based on the monitoring data of the grounding resistance of the Shiqi Changhong gas station in Zhongshan City from July 2017 to June 2018， this paper combines the daily average temperature， daily average ground temperature and daily average relative humidity data of the Zhongshan Meteorological Observatory and analyzes the relationship between the grounding resistance and the temperature and relative humidity. The analysis shows that the overall grounding resistance is negatively correlated with temperature and relative humidity. From the analysis of the whole month of the year， the grounding resistance value has a phase change characteristic. In the dry autumn and winter （October-January of next year）， the relative humidity is relatively stable， and the temperature change is the main factor affecting the change of the grounding resistance and the two have a significant negative correlation； In the spring and summer rainy season （April-June）， the temperature is relatively stable， and the change of relative humidity is the main factor affecting the change of grounding resistance， and the two exhibit a significant negative correlation.

關键词：接地电阻；温度；相对湿度；相关系数

Key words： grounding resistance；temperature；relative humidity；correlation coefficient

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）30-0191-03

0 引言

雷电是自然界最为壮观的大气现象之一。其强大的电流、炙热的高温、剧烈的冲击波以及强烈的电磁辐射等物理效应能够在瞬间产生巨大的破坏作用，威胁人们的生命财产安全。中山为雷电多发区，对雷电的防御显得尤为重要。而防雷与接地是一个统一的整体，无论是对直击雷的防护，还是对雷电过电压和雷电电涌的防护，必须要把雷电流传导入地。接地装置的性能直接决定着防雷保护措施的实际效果。而接地电阻是直接反映接地装置的接地效果是否良好的一个重要指标，要求其接地电阻越小越好。为此，众多学者在探讨影响接地电阻的因素。接地电阻的大小不仅与防雷装置接地体自身的工艺有关，而且还受外界环境因素的影响。本文主要通过接地电阻与温度、相对湿度的相关数据，来探讨分析接地电阻与温度、相对湿度的关系，从而对接地电阻的研究有更深层次的了解，为防雷检测等工作提供重要的指导意义。

1 资料来源与分析方法

本文的温度、相对湿度数据为中山市气象观测站2017年7月-2018年6月一年的日平均气温、日平均地温、日平均相对湿度，电阻数据采用了中山市石歧长虹加油站2017年7月-2018年6月一年的地网电阻值数据。此数据来源于中山市气象公共安全技术支持中心开发的电源SPD在线监测系统，利用接地电阻监测仪测量回路电阻的方法进行一天两次的数据采集。监测仪器给被测的接地环路发出脉冲信号，使得被测量的接地环路上产生感应脉冲电动势E，在感应电动势E的影响下被测环路产生感应电流I。通过R=E/I即可得到被测回路电阻。

如图1所示：回路电阻R1包括SPD综合接地电阻R、地网B的基准电阻R2、连接线线阻R3，从中可以推断出SPD综合接地电阻R=R1-R2-R3。R2、R3为定值，接地电阻R随着回路电阻R1的变化而变化，回路电阻越大，接地电阻随之也越大，两者电阻值的变化一致。为方便分析问题，在此将回路电阻值近似于SPD地网的接地电阻值。

本文主要通过计算日平均电阻值，结合日平均温度、日平均相对湿度等数据，运用pearson相关系数分析方法，分析各气象因素与接地电阻的相关关系。根据数据计算求得的日接地电阻平均值与各要素（气温、地温、相对湿度）日平均值分别作出日平均接地电阻值与各要素日平均值的关系曲线图。通过相关系数分析方法列出接地电阻与各要素的相关系数表，求得两者的相关系数绝对值越接近1，说明两者的相关性越显著。从以上的图表中分别分析接地电阻与气温、地温、相对湿度的变化特征关系。最后，通过计算统计月平均接地电阻值、各月接地电阻的方差作出图表来分析接地电阻值全年各月份总体的变化特征与温度、湿度的关系。

2 数据分析

2.1 接地电阻与温度的关系特征分析

在分析接地电阻与温度关系中，分别分析接地电阻与气温的关系和接地电阻与地温的关系，其中地温为表层土壤温度。

2.1.1 接地电阻与气温的关系特征分析

通过pearson相关系数分析方法，利用2017年7月-2018年6月全年的数据求得接地电阻与气温的相关系数r=-0.635，通过置信度99%的显著水平检验，说明从全年整体上看接地电阻与气温呈现负相关的关系，接地电阻随着气温的升高而降低，随着气温的降低而升高。

由图2与表1分析可知，接地电阻与气温的变化关系存在着阶段性特征。2017年7月-9月，接地电阻与气温存在正相关的关系，总体上看这个阶段气温与接地电阻值比较稳定；2017年10月-2018年12月，接地电阻与气温存在显著的负相关关系，接地电阻值随着气温的降低而显著升高；2018年1月-6月，除4月份外，接地电阻与气温存在正相关的关系，其中2月与4月未通过置信度95%的检验，相关性不显著。从中表明，气温与其他因素共同对接地电阻值产生影响，在2-9月尤为突出；而在10月-12月的秋冬少雨季节，呈现显著的负相关性，说明在此阶段气温是影响接地电阻值的主要因素。

2.1.2 接地电阻与地温的关系特征分析

通过pearson相关系数分析方法，利用全年2017年7月-2018年6月的数据求得接地电阻与地温的相关系数r=-0.563，通过置信度99%的显著水平检验，说明从全年整体上看接地电阻与地温呈现负相关的关系。

由图4与表2可看出，接地电阻与地温的关系和接地电阻与气温的关系基本一致。从图3也可以看出地温比气温值略大，两者变化基本一致。通过统计分析两者的相关系数r=0.977，通过置信度99%的显著水平检验，两者相关性很大。从物理角度上看，由于热传导的作用，土壤温度与气温有着直接的关系。因此，接地电阻与地温的关系如上文所分析的接地电阻与气温的关系基本一致。

2.2 接地电阻与相对湿度的关系特征分析

通过pearson相关系数分析方法，利用2017年7月-2018年6月全年的数据求得接地电阻与日平均相对湿度的相关系数r=-0.310，通过置信度99%的显著水平检验，说明从全年整体上看接地电阻与气温呈现负相关的关系。

由图5与表3分析可知，从2017年7月-10月以及2018年4月-6月，接地电阻值与相对湿度的均呈现为比较显著的负相关性。当相對湿度波动性升高时，接地电阻值会波动性降低；当相对湿度波动性降低时，接地电阻值会波动性升高。例如，在2018年4月中旬到5月这一阶段在图5中相对湿度有一个波峰，相对应接地电阻则有一个波谷。4月到6月是中山的雨季，从而说明在雨季阶段相对湿度是影响接地电阻值的主要因素。而在2017年11月、2018年1月-3月，接地电阻与相对湿度呈现正相关的关系，其中2017年11月、2018年1月、3月均未通过置信度95%的检验，相关性不显著，表明了在此阶段除相对湿度这一因素外，还有其他因素在影响着接地电阻值的变化。

2.3 接地电阻总体变化特征分析

通过统计，全年各月的接地电阻平均值与标准差如图6、表4所示，标准差可衡量数值变化大小的程度。从中可分析出月平均接地电阻值在2017年10月-2017年12月有一个显著上升的过程，此阶段的标准差比较大，说明接地电阻值变化显著。主要由于在此阶段，相对湿度比较稳定，温度的变化成为影响接地电阻变化的主要因素，月平均接地电阻值随着温度的显著降低而显著升高。在2018年4月-6月月平均接地电阻值有一个降低的过程，此阶段的标准差比较大，说明接地电阻变化比较显著。主要因为在此阶段温度比较稳定，相对湿度的变化成为影响接地电阻变化的主要因素，月平均接地电阻值随着相对湿度的升高而降低。