关于土壤电阻率测量要点及注意事项

2019-04-23湘能楚天电力有限公司李国忠

中国电业与能源 2019年3期

湘能楚天电力有限公司李国忠

土壤是一种特别典型的多孔介质。土壤电阻是土壤的一种基本物理特性，土壤电阻率是土壤在单位体积内的正方体相对两面间在一定电场作用下的导电性能。一般取1立方米的正方体土壤值为该土壤的电阻率ρ，单位为欧姆·米。

土壤电阻率是接地工程设计计算中的一个常用参数，是决定接地体接地电阻的重要因素，直接影响接地体接地电阻的大小、地网地面电位的分布、接触电压和跨步电压的高低。测量土壤电阻率的目的是为了进行有效和准确的接地工程设计。因此，为了合理设计接地装置，必须对土壤电阻率进行实测，以便用实测数据为接地装置设计计算提供主要依据。

测量土壤电阻率的方法较多，如地质判断法、土壤试样法、双回路互感法、自感法、线路法、偶极法、三电柱法、四电极法。在这些测量方法中，有的检测结果误差较大，有的仅适用于样品检测，均有一定的局限性，唯四电极法因测量结果比较准确，操作简单，被广泛应用在土壤电阻率的现场检测中，其检测结果一般能满足接地设计工程的要求。以下重点介绍四电极法测量土壤电阻率的原理、方法和注意事项。

四电极法原理

1.文纳（wenner）四极法（等距法）。

当在土壤中沿直线等距离打入四个电极，按图1接线方式向地下注入电源E，在土壤中就会流过电流和产生电压降，产生的这个电流和电压，按欧姆定律R=，求出的结果就是被测接地电阻R。再用公式ρ=2∏a=2∏aR，求出土壤电阻率。ρ—土壤电阻率Ω·m，h—垂直电极深度m，a—垂直电极之间水平距离m，R—土壤接地电阻Ω。

2.非等距施伦贝格巴莫四电极法。

该方法测量原理与文纳法一样，只是测量电极不等距，当电位计d之间两电极因为某种条件需要将距离拉升很大时，如果c的距离也和d一样等距，由于距离太远，一般仪表很难测到所注入土壤中电流所产生的电压降，导致R测量不准确，因此，将c—d间距离保持较小，尽管d距离较大，按下式计算，仍能取得满意结果。

c—电流极与电位极间距离，d—电位极距离。

土壤电阻率的测量方法及注意事项

测量土壤电阻率一般都使用接地电阻测试仪，按一定深度和间距布置测量用电极，先测量出接地电阻，然后计算出土壤电阻率。当前市场上接地电阻/土壤电阻率测试仪的规格品牌很多，鱼龙混杂，但都须按如下方式布置电极和接线，方能比较准确地得出测量结果。

图1 文纳等距四电极法原理图

图2 非等距施伦贝格巴莫四电极法原理图

图3 文纳法接线及电极布置图

图4 电极布置方式示意图

表1 各种季节土壤电阻率修正系数表

1.文纳法接线及电极布置。

α—电极间距，h—电极深度，R—接地电阻测试仪，C1、C2—测量用电流极，P1、P2—测量用电压极。

（1）接地极纵向或横向呈一字形排列，极间距离保持一致。

（2）按图3将电流极和电压极与接地电阻测试仪相对应端子联接，联接用导线宜采用10平方毫米软铜线（但不得小于6平方毫米）。

（3）电极直径宜采用Φ50毫米镀锌钢管（最小不小于Φ15毫米镀锌圆钢），电极埋深宜1米，但不应小于0.5米。

（4）电极距离d，当电极埋深0.5米时，电极间距不小于10米，当电极埋深1米，电极间距不小于20米。总之，电极距离应满足d≥20h的要求。

（5）按图4方式布置电极（水平和垂直）分别进行测量，将两次测量结果相加取平均值。在拟建接地网总平面图内，四角及中心处适当位置取五处进行测量，再将五处的测量结果相加取平均值，作为该变电站现场实际测量土壤电阻率。

（6）测量土壤电阻率一般选择在比较干燥的秋、冬季节进行。如不满足要求，应按ρ=ρ0×Ψ进行修正。ρ0—实测值，Ψ—修正系数，ρ—修正值，修正系数参见表1。

（7）需特别注意的几个问题。

A一般的接地摇表或数字接地电阻测量仪，都有四个接线端子，有的标注为C1、P1、P2、C2，有的标注为G1、P1、P2、G2，P1和P2均应接电压极，C1、C2或G1、G2均应接电流极。

B一般仅用于测接地电阻时，C1和P1间有一个联接片是接通的，即C1、P1联通后的M端子接已有的接地装置，之后再布置P2电压极和C2电流极进行接地电阻测量。用四电极法测量土壤电阻率时，应将C1、P1之间的联接片打开，按图示接电极进行测量。

C早期的接地摇表（如ZC-8）以及各种型号的接地电阻测试仪，通过三电极、等距四电极、非等距四电极方法测量出的结果都是接地电阻值（即R=），必须按下式换算后才能得出土壤电阻率的结果来。现在某些数字式接地电阻测试仪可以自动生成土壤电阻率Ω·m的结果，但不管怎样，虽然2∏是一个常数，电极间距离却是一个变量，因此，必须输入测量时电极间距h，才能自动生成Ω·m的数值结果。

三电极法土壤电阻率ρ计算公式：