土壤电阻率的计算
网络整理 2021-10-18

什么是土壤电阻率?

土壤电阻率是单位长度土壤电阻的平均值,单位是 欧姆·米。

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、地网地面电位分布、接触电压和跨步电压。

土壤电阻率是决定接地体电阻的重要因素,为了合理设计接地装置,必须对土壤电阻率进行实测,以便用实测电阻率做接地电阻的计算参数。

测量土壤电阻率的方法之一是对接地体进行接地电阻测量,测得接地体接地电阻后,再按下面的公式计算土壤电阻率。

用钢管或圆钢作接地体时ρ=2πRjL/(ln(4L/d))=RjL/(0.336lg(4L/d))Ωcm

其中L为钢管或圆钢入地长度,单位m

d为钢管或圆钢直径,单位m

Rj为测出的接地电阻值,单位Ω   用扁钢作接地体时

ρ=2πRjL/(ln(2L^2/(bh)))=RjL/(0.336lg(2L^2/(bh)))Ωcm

其中 L为扁钢长度,单位m

b为扁钢厚度,单位m

h为埋设深度,单位m。

上述方法有个缺点,就是由于存在接地电阻的影响,可能造成很大误差,如果地层结构不均匀,计算出来的土壤电阻率也随着接地体的尺寸和埋设方式不同而变化。所以,有时也采用图B.1所示的四级法进行测量。

什么是土壤电阻率

四个电极分布在一条直线上,电极的插入深度h应小于极间距离a的1/20,根据电流表A和电压表V的指示,即可算出土壤电阻率

ρ=2πaV/I

其中ρ为计算土壤电阻率,单位Ωcm

U为测量电压,单位V

I为测量电流,单位A

a为极间距离,单位m

降低土壤电阻率的措施

(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1/3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。

(6)对冻土进行处理 在冬天往接地点的土壤中加泥炭,防止土壤冻结,或者将接地体埋在建筑物的下面。

影响土壤电阻率主要因素

(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,它是土壤中所含导电离子浓度A的倒数A1和单位体积土壤含水量B的倒数B1的函数[2],即ffAB,也就是说,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。如沙河中,河底的ρ较大,就是因为河底由于流水的冲刷,导电离子浓度较小所致。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。这就是接地体的接地电阻随土壤干湿变化的原因。],当含水量达到15~20%以上时,ρ下降很少。土壤电阻率砂砂质粘土和砂质粘土ρ的影响曲线

(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。不同土质在不同含水量时的ρ值。   土质的土壤电阻率ρ土质含水量(%)ρ(Ω·m)砾石、碎石—花岗石—含水黄沙沙土含沙粘土   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。

(3)当温度再下降时,ρ出现明显的增大;而温度从0°C上升时,ρ仅平稳下降。

(4)土壤的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)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。在我国东北地区,冬季冻土的厚度可达1.6m。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,而要求接地电阻越小越好,因而要求土壤电阻率也要越小越好。

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