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土壤電阻率詳解

發(fā)布時間:2011-05-20

中心議題:
  • 土壤電阻率構(gòu)成
  • 測量土壤電阻率方法
  • 影響土壤電阻率主要因素
  • 降低土壤電阻率的措施

土壤電阻率是單位長度土壤電阻的平均值,單位是歐姆•米。

土壤電阻率是接地工程計算中一個常用的參數(shù),直接影響接地裝置接地電阻的大小、地網(wǎng)地面電位分布、接觸電壓和跨步電壓。

土壤電阻率是決定接地體電阻的重要因素,為了合理設(shè)計接地裝置,必須對土壤電阻率進行實測,以便用實測電阻率做接地電阻的計算參數(shù)。

測量土壤電阻率的方法之一是對接地體進行接地電阻測量,測得接地體接地電阻后,再按下面的公式計算土壤電阻率。
用鋼管或圓鋼作接地體時ρ=2πRjL/(ln(4L/d))=RjL/(0.336lg(4L/d))Ωcm  
其中L為鋼管或圓鋼入地長度,單位m  
d為鋼管或圓鋼直徑,單位m  
Rj為測出的接地電阻值,單位Ω  用扁鋼作接地體時  
ρ=2πRjL/(ln(2L^2/(bh)))=RjL/(0.336lg(2L^2/(bh)))Ωcm  
其中L為扁鋼長度,單位m  
b為扁鋼厚度,單位m  
h為埋設(shè)深度,單位m?! ?br />
上述方法有個缺點,就是由于存在接地電阻的影響,可能造成很大誤差,如果地層結(jié)構(gòu)不均勻,計算出來的土壤電阻率也隨著接地體的尺寸和埋設(shè)方式不同而變化。所以,有時也采用圖B.1所示的四級法進行測量。


四個電極分布在一條直線上,電極的插入深度h應(yīng)小于極間距離a的1/20,根據(jù)電流表A和電壓表V的指示,即可算出土壤電阻率:  
ρ=2πaV/I  
其中ρ為計算土壤電阻率,單位Ωcm  
U為測量電壓,單位V  
I為測量電流,單位A  
a為極間距離,單位m

降低土壤電阻率的措施

(1)換土用電阻率較低的黑土、粘土和砂質(zhì)粘土等替換電阻率較高的土壤。一般換掉接地體上部1/3長度、周圍0.5米以內(nèi)的土壤。  
(2)深埋如果接地點的深層土壤電阻率較低,可適當增加接地體的埋入深度。深埋還可以不考慮土壤凍結(jié)和干枯所增加電阻率的影響?! ?br /> (3)外引接地通過金屬引線將接地體埋設(shè)在附近土壤電阻率較低的地點?! ?br /> (4)化學處理在接地點的土壤中混入爐渣、木炭粉、食鹽等化學物質(zhì),以及采用專用的化學降阻劑,可以有效地降低土壤電阻率。  
(5)保土采取措施保持接地點土壤長期濕潤。  
(6)對凍土進行處理在冬天往接地點的土壤中加泥炭,防止土壤凍結(jié),或者將接地體埋在建筑物的下面。

影響土壤電阻率主要因素

(1)土壤中導電離子的濃度和土壤中的含水量的影響土壤電阻率ρ的大小主要取決于土壤中導電離子的濃度和土壤中的含水量,它是土壤中所含導電離子濃度A的倒數(shù)A1和單位體積土壤含水量B的倒數(shù)B1的函數(shù)[2],即ffAB,也就是說,土壤中所含導電離子濃度越高,土壤的導電性就越好,ρ就越?。环粗驮酱?。如沙河中,河底的ρ較大,就是因為河底由于流水的沖刷,導電離子濃度較小所致。土壤越濕,含水量越多,導電性能就越好,ρ就越小;反之就越大。這就是接地體的接地電阻隨土壤干濕變化的原因。當含水量達到15~20%以上時,ρ下降很少?!?br />
(2)土質(zhì)的影響不同土質(zhì)的土壤電阻率不同,甚至相差幾千到幾萬倍。不同土質(zhì)在不同含水量時的ρ值。土質(zhì)的土壤電阻率ρ土質(zhì)含水量(%)ρ(Ω•m)礫石、碎石—花崗石—含水黃沙沙土含沙粘土溫度的影響溫度對土壤電阻率的影響也較大。一般來說,土壤電阻率隨溫度的升高而下降。

(3)當溫度再下降時,ρ出現(xiàn)明顯的增大;而溫度從0°C上升時,ρ僅平穩(wěn)下降?!?br />
(4)土壤的致密性的影響土壤的致密與否對土壤電阻率也有一定的影響。試驗表明,當粘土的含水量為10%,溫度不變,單位壓力由1961Pa增大10倍到19610Pa時,ρ可下降到原來的65%。因此,為了減少接地電極的流散電阻,必須將接地體四周的回填土夯實,使接地極與土壤緊密接觸,從而達到減小土壤電阻率的效果?! ?br /> (5)季節(jié)因素的影響季節(jié)的變化也將引起土壤電阻率的變化。季節(jié)不同,土壤的含水量和溫度也就不同,影響土壤電阻率最明顯的因素就是降雨和冰凍.在雨季,由于雨水的滲入,地表層土壤的ρ降低,低于深層土壤;在冬季,由于土壤的冰凍作用,地表層土壤的ρ升高,高于深層土壤。這樣,使土壤由原來的均勻結(jié)構(gòu)變成了分層的不均勻結(jié)構(gòu),引起ρ的變化。多年凍土的ρ極高,可達沒有凍土時的幾十倍。在我國東北地區(qū),冬季凍土的厚度可達1.6m。2減小土壤電阻率的主要措施由于土壤電阻率的大小直接關(guān)系到接地裝置接地電阻的大小,而要求接地電阻越小越好,因而要求土壤電阻率也要越小越好。
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