土壤电阻率测试

土壤电阻率测试
土壤电阻率是接地工程的重要参数，我们在设计、计算接地装置时应首先测量当地的土壤电阻率，并搞清土壤率在地面水平各方向的变化以及垂直方向的变化规律，以使用最小的投资达到最理想的设计结果。

一、三极法测量土壤电阻率
在需要测土壤电阻率的地方，埋入几何尺寸为己知的接地体，按电压电流法测出接地体的接地电阻。

测量采用的接地体为一根长3m,直径50mm 的钢管；或长3m,直径25mm 的圆钢；或长10-15m,40mm ×4mm 的扁钢，其理入深度0.7-1.0m 。

采用垂直打入土中的圆钢，测量接地电阻时，电压极距电流极和被测接地体20m 远即可。

测得接地电阻后，由下式即可算出该处土壤电阻率。

即
d
l lR g
4ln 2πρ= （15-1）
式中
ρ——土壤电阻率，Ω·m;
I ——钢管或圆钢埋入土壤的深度，m; d ——钢管或圆钢的外径m ； Rg ——接地体的实测电阻，Ω。

用扁钢作水平接地体时，土壤的电阻率按下式计算，即
bh
L lR g 2
ln 2πρ=
（15-2）
式中
ρ ——土壤电阻率，Ω·m;
L —— 接地体的总长度，m;
M —— 扁钢中心线离地面的距离，m; B —— 扁钢宽度，m;
Rg —— 水平接地体的实测电阻，Ω。

]
用三极法侧量土壤电阻率时，接地体附近的土壤起着决定性作用，即这种办法测出的土壤电阻率，在很大程度上仅反映了接地体附近的土壤电阻率。

这种方法的最大缺点是在测量回路中测得的接地电阻Rg 中，还包括了可能是相当大的接触电阻在内，从而引起较大误差。

此外，由于地的层状或剖面结构，用上述方法换算出来的等值电阻率，只能是对应于被测接地体的尺寸和埋设状况的地的等值电阻率。

这个等值电阻率对于不同类型和尺寸的接地体来
说，差别是很大的，因而这种方法在工程实际中很少采用。

二、四极法测量土壤电阻率
采用四级法测量土壤电阻率时，其接线如图15-1所示。

图15-1 四极法测地壤电阻率的试验接线图
由外侧电极C1、C2通入电流I ，若电极的埋深为l ，电极间的距离为a l ，则C1、C2电极使P1、P2上出现的电压分别为
⎪⎭
⎫
⎝⎛-=
a a I U 21122π
ρ （15-3） ⎪⎭
⎫
⎝⎛-=
a a I U 1212'2πρ （15-4） 而两极间的电位差为
a
l
U U πρ2'22=- （15-5） 因此 ()g aR I
U
a I U U a πππρ22'222==-=
（15-6）
式中 ρ——土壤电阻率，Ω·m; a ——电极间的距离，m;
U ——P1、P2点的实测电压，V ； Rg ——实测土壤电阻，Ω。

由式（15-6）可知，当a 己知时，测量P1、P2两极间的电压和流过的电流，即可算出土壤的电阻率。

四极法测得的土壤电阻率，与电极间的距离a 有关，当a 不大时所测得的电阻率，仅为大地表层的电阻率，其反映的深度随a 的增大而增加。

一般测得的ρ值是反映0.75a 深处
的数值。

具有四个端头的接地电阻测量仪，均可用于四极法测量土壤的电阻率。

用四极法测量土壤电阻率时，电极可用四根直径2cm 左右，长0.5-1.0m 的圆钢或钢管作电极，考虑到接地装置的实际散流效应，极间距离可选取20m 左右，埋深应小于极间距离的
20
1。

测量变电所的ρ值时，应取3-4点以上测量数的平均值作为测量值。

用以上方法测出的土壤电阻率，不一定是一年中的最大值，所以应按下式进行校正。

ψρρ=max (15-7)
式中
ρmax ——土壤最大电阻率，Ω·m;
ψ —— 考虑到土壤干燥的季节系数，其值如表15-1所示，测量时如大地比较干燥，
则取表中的较小值 ，比潮湿时，则取较大值：
注：测量时，如果土壤比较干燥，计算时采用表中较小的
ψ
值；土壤比较潮湿，则采用较大
ψ
值。

ρ——实测土壤电阻率，Ω·m;
用四极法测量时有以下注意事项：
（1）对于以运行的变电所测土壤电阻率时，因电流要受到地中水平接地体的影响，因而测量时要找土质相同的远离接地网的地方进行。

（2）为了全面的了解电阻率的水平方向的分布情况，要在被测试的内找不同的4-6点进行测量。

（3）为了了解土壤的分层情况应改变几种不同的a 值进行测量，比如a=10、20、30、50m 等。

（4）测土壤电阻率时尽量避开地下的管道等，以免影响测试结果。

（5）不要在雨后土壤较湿时测土壤电阻率。