土壤电阻率的测量方法

土壤电阻率的测量

土壤电阻率的测量通常采用文纳四极法和模拟法。 一、文纳四极法

当被测接地装置的最大对角线D 较大，或在某些地区(山区或城区)按要求布置电流极和电压极有困难时，可以利用变电所的一回输电线的两相导线作为电流线和电压线。四极是指被测接地装置G、测量用的电流极C 和电压极P 以及辅助电极S。辅助电极S 离被测接地装置边缘的距离dGS=30～100m。图1 是测量土壤电阻率的四极法的原理接线图，两电极之间的距离a 应等于或大于电极埋设深度h 的20 倍，即a≥20h。由接地电阻测量仪的测量值R，得到被测场地的视在土壤电阻率

ρ=2πaR (1) 测量电极建议用直径不小于1.5cm 的圆钢或＜25×25×4 的角钢，其长度均不小于40cm。

被测场地土壤中的电流场的深度，即被测土壤的深度，与极间距离a 有密切关系。当被测场地的面积较大时，极间距离a 应相应地增大。

为了得到较合理的土壤电阻率的数据，最好改变极间距离a，求得视在土壤电阻率ρ与极间距离a 之间的关系曲线ρ=f(a)，极间距离的取值可为5、10、15、20、30、40m、⋯，最大的极间距离amax 可取拟建接地装置最大对角线的三分之二。

MC1aC1P1P2C2P1aP2aC2h图1 四极法测量土壤电阻率原理图C1和 ——测量用电流极C2M ——接地电阻测量仪P1和 ——测量用电压极P2h ——测量电极埋设深度a ——测量电极之间的距离

文纳四极法测试后经得出的土壤电阻率计算值应根据测量时的情况进行季节系数修正。

计算接地装置的土壤电阻率时，应取雷雨季节中无雨水时最大的土壤电阻率，一般按下式计算：

0

式中：——季节系数；0为其实测值；为其计算值

在计算接地电阻时，实测的土壤电阻率，要乘以表1中所列季节系数1、2或3进行修正。

表1 各种性质土壤的季节系数

土壤性质 粘土 0.8～0.3 陶土 0～2 2 2.4 1.5 1.4 1.4 1.2 深度/m 0.5～0.8 1 3 2 2 3 1.5

砂砾盖陶土 园地 黄沙 杂以黄沙的砂0～2 0～3 0～2 0～2 1.8 2.4 1.5 1.4 2.5 1.2 1.3 1.6 1.3 1.1 1.5 1.1 1.2 1.2 1.2 1.0 1.2 砾 泥炭 石灰石 0～2 0～2 注：1—测量前数天下过较长时间的雨，土壤很潮湿时用之;

2—测量时土壤较潮湿，具有中等含水量时用之； 3—测量时

土壤干燥或测量前降雨不大时用之。

二、模拟法

模拟法又叫三极法，其中的三极是指图2 上的被测接地装置G，测量用的电压极P 和电流极C。图中测量用的电流极C和电压极P离被测接地装置G边缘的距离为dGC=(4～5)D 和dGP=(0.5～0.6)dGC， D 为被测接地装置的最大对角线长度，点P 可以认为是处在实际的零电位区内。如果想较准确地找到实际零电位区，可以把电压极沿测量用电流极与被测接地装置之间连接线方向移动三次，每次移动的距离约为dGC 的5%，测量电压极P 与接地装置G 之间的电压。如果电压表的三次指示值之间的相对误差不超过5%，则可以把中间位置作为测量用电压极的位置。

用电压表指示值UG除以电流表的指示值I，得到被测接地装置的工频接地电阻RG。

如果在测量工频接地电阻时，dGC 取(4～5)D 值有困难，那么当接地装置周围的土壤电阻率较均匀时，dGC 可以取2D 值，而dGP 取D 值；当接地装置周围的土壤电阻率不均匀时， dGC 可以取3D 值，dGP 取1.7D 值。

如果接地装置周围的土壤电阻率较均匀，也可以用三角形布置电极的方式测量工频接地电阻。电压极和接地装置等效中心的连接线与电流极和接地装置等效中心的连接线之间的夹角，一般取dGP≈dGC=2D，θ≈30°。当接地装置的最大对角线较小，且工频接地电阻值大于0.5Ω时，也可以用接地电阻测量仪测量接地电阻，但其电压极和电流极应按前面提到的要求布置。

测量土壤电阻率的模拟法是在被测场地打入一垂直接地体，用接地电阻测量仪测量得到该接地体的接地电阻值R，然后由下式得到等效土壤电阻率

2hR8hln1d（2）

接地极的直径d 应不小于1.5cm，长度 h应不小于1m。

MC1P1P2C2PCGC——测量用电流极P——测量用电压极G——被测接地装置M ——接地电阻测量仪h ——测量电极长度h图2 模拟法测量土壤电阻率原理接线图

模拟法只适用于土壤电阻率较均匀的场地。

因为土壤结构的不均匀性，测量电极应尽量避开有明显岩石、裂缝和边坡等不均匀土壤上布置。为了得到较可信的测量结果，通常采用九点法（即把被测场地分为九片，进行多处测量，土壤电阻率列表取测量结果的平均值）。

九点法测量土壤电阻率通常采用的是在以设计接地网的四个角、四个外边缘的中点及接地网的中心点共九点进行测量。

模拟法测试后经得出的土壤电阻率计算值应根据测量时的情况进行季节系数修正。

计算接地装置的土壤电阻率时，应取雷雨季节中无雨水时最大的土壤电阻率，一般按下式计算：

0

式中：——季节系数；0为其实测值；为其计算值

在计算接地电阻时，实测的土壤电阻率，要乘以表2中所列季节系数1、2或3进行修正。

表2 各种性质土壤的季节系数

土壤性质 粘土 0.8～0.3 陶土 砂砾盖陶土 园地 黄沙 杂以黄沙的砂0～2 砾 泥炭 石灰石 0～2 0～2 1.4 2.5 1.1 1.5 1.0 1.2 1.5 1.3 1.2 0～2 0～2 0～3 0～2 2 2.4 1.8 2.4 1.5 1.4 1.2 1.3 1.6 1.4 1.2 1.1 1.2 1.2 深度/m 0.5～0.8 1 3 2 2 3 1.5 注：1—测量前数天下过较长时间的雨，土壤很潮湿时用之;

2—测量时土壤较潮湿，具有中等含水量时用之； 3—测量时

土壤干燥或测量前降雨不大时用之。