土壤电阻率范文

土壤电阻率篇1

关键词：柬埔寨甘再水电站工程 土壤电阻率 接地电阻 四极法 分析

一、引言

土壤电阻率测试工作对于我院来说是一门新课题，大家以前都没有接触过。本次柬埔寨甘再水电站工程土壤电阻率测试，我们是在逐渐摸索与学习中完成这项任务的，通过上报测试报告，业主、设计、监理对我们的测试成果相当满意，说明我们的第一步是迈成功的。

柬埔寨甘再水电站工程位于Kamchay河干流上，Kamchay河位于Elephant山脉南端，PhnomPenh的西南。工程位于柬埔寨王国西南贡布省（Kampot）境内，距首都金边西南部约150km，坝址距省会城市贡布约15km。该工程的主要任务是发电，水电站总装机容量为193.2MW，年平均发电量为4.98亿KWh。

枢纽布置主要包括三大部分：（1）首部重力坝枢纽。由碾压混凝土重力坝、坝顶5孔开敞式溢洪道、坝后PH3电站引水发电系统等组成。（2）PH1引水发电系统。由岸塔式进水口、发电引水隧洞、调压室、PH1地面厂房以及安装间、副厂房等组成。（3）下游反调节堰枢纽。由开敞式无闸溢流堰、泄洪冲砂闸、河床贯流机组厂房PH2等组成。

二、测试目的

电站接地系统是电站安全运行的基本保证之一，它主要供电气设备的工作接地、保护接地与建筑物的防雷使用接地系统的接地电阻大小是该系统重要指标之一，接地电阻是直接反映出接地情况是否符合规范要求的一个重要指标。对于接地装置而言，要求其接地电阻越小越好，因为接地电阻越小，散流越快，跨步电压、接触电压也越小。而影响接地电阻的主要因素有土壤电阻率，接地体的尺寸、形状及埋入深度，接地线与接地体的连接等，而土壤电阻率的高低又是直接影响接地电阻大小的重要条件。因此，测试土壤电阻率，对接地装置的正确设计起着决定性作用，具有重要的意义。

三、测试方法

测量土壤电阻率的方法较多，有土壤试样分析法、电磁测探法、两极法、三极法和四极法等。对大体积未翻动过土壤进行电阻率测量，最准确的方法是四极法。本次柬埔寨甘再水电站土壤电阻率在过程中，我们选择用四极法。测试时将四个测试接地棒电极以小于“5%a”的深度，相等的距离“a”打入地面（如图1）。

本次土壤电阻率测试选用MI2127接地电阻测试仪进行测试。

仪器名称：多功能接地电阻测试仪 型号：德国美翠(METREL）MI2127

性能指标： 土壤电阻率测试：

范围： 0-1999K Ω M 计算：ρ=2 лa Re 电极距离： 0-30m

显示范围ρ（Ωm） 分辨率（Ωm） 精 度

0.00 ~ 19.99 0.01 根据RE的测量精度而定

ρ＝2πa RE

20.0 ~ 199.9 0.1

200 ~ 1999 1

2.00k ~ 19.99k 10

20.0k ~ 199.9k 0.1k ±（5%读数）

200k ~ 999k （a＜8m）

200k ~ 1999k （a ≥ 8m） 1k

接地电阻测试（四线方法）

范围： 0-19.99K Ω 分辨率： 0.01 ； 0.1 ； 1 ； 10 Ω 精度： + （ 2%+3 位）

测试电压：

由于我们测试采用的仪器SMARTEC/MI2127接地电阻测试仪可以直接测读到电阻率“ρ”，因此在测试中只需要确定好极间距离“a”即可。在确定好极间距离“a”后，将四根测试棒电极以相等的距离打入待测点，四根电极采用直径不小于18mm、长度为1500 mm的圆钢。连接SMARTEC/MI2127接地电阻测试仪导线，在SMARTEC/MI2127接地电阻测试仪中设置测试接地电极之间的适当距离“a”，然后测读出该点的电阻率。为了确保测量结果的准确性，我们通过适当调整电极位置获取了5组以上的数据。

四、测试成果分析

此次电阻率测试包括大坝枢纽、PH1引水发电系统、PH2下游反调节堰厂坝区。

由于该电站地层结构复杂，测试难度还是比较大。

1、大坝枢纽主要测试左右坝肩、大坝基础、PH3电站引水发电系统和水电阻率，共测试7个点。分别为D01、D02、D03、D04、D05、D06和D07，其中D05和D06为PH3厂房土壤电阻率测试点、D07为大坝区水电阻率测试点。

测试成果表如下： 大坝枢纽测试成果表

测点编号 测试位置 名 称 测试值、电极深度及极间距离

电极深度m 500 750 1000 1250 1500

极间距离m 10 15 20 25 30

D01 左坝肩 电阻率(Ωm) 1213 1368 1317 1254 1198

D02 右坝肩 电阻率(Ωm) 1471 1643 1443 1376 1244

电极深度m 500 750 1000 1250 1500

极间距离m 10 15 20 25 30

D03 大坝基础 电阻率(Ωm) 277 356 224 163.3 141

D04 大坝基础 电阻率(Ωm) 327 493 364 237 206

D05 PH3厂房 电阻率(Ωm) 927 802 673 566 518

D06 PH3厂房 电阻率(Ωm) 935 789 625 543 527

D07 河水 电阻率(Ωm) 277 356 224 163.3 141

根据测试结果分析可以看出，左右坝肩电阻率均在1000Ωm以上。

D03和D04测试点区已开挖至基岩面，且均处在有渗漏水的潮湿地区，受渗漏水的影响，电阻率较低。

PH3厂房区由于土建施工已大大改变了原有表面地层结构，测试区主要为碎石土，基岩为石英砂岩、粉砂质泥岩和细砂岩，且高程较底，离河床较近，土壤内部均有渗漏水。因此，电阻率比较低。

大坝处的河水有轻度的污染，在河水中分部较多的漂石，对水质起到了一定的净化作用，因此电阻率测试值还是反映了较为真实的情况。

2、PH1引水发电系统主要测试进水口和厂区两部分，共测试10个点。分别为D01、D02、D03、D04、D05、D06、D07、D08、、D09和D10，其中D01、D02、D03和D04四点位于进水口，D05、D06、D07、D08、、D09和D10位与厂房区。该处土层未破坏，原有表面地层结构保存良好，测试值反映了该处真实的土壤电阻率。测试成果表如下：

PH1水电站由进水口表层土壤在施工过程中已被破坏，测试区域为表层土壤以下土壤电阻率，表部为残坡积块碎石土，结构松散，电阻率也较大，均值在1500Ωm以上。

从测试成果分析看出，厂区随着高程的变化，电阻率与高程呈正向变化的关系，土壤内部渗漏水也对此有一定的影响。

3、PH2下游反调节堰厂坝区共测试9个点，分别为D01、D02、D03、D04、D05、D06、D07、D08和D09，其中D01和D09为水电阻率测试点。测试成果表如下：PH2下游反调节堰厂坝区测试成果表

测点编号 测试位置 名 称 测试值、电极深度及极间距离

电极深度m 80 180 280 380 480

极间距离m 2 4 6 8 10

D01 河水 电阻率(Ωm) 302 279 254 251 246.7

D02 厂区 电阻率(Ωm) 547 625 614 583 565

D03 电阻率(Ωm) 383 475 394 336 327

D04 电阻率(Ωm) 1665 2060 1903 2190 2200

D05 电阻率(Ωm) 1948 2140 1755 1417 1446

D06 电阻率(Ωm) 698 629 565 433 389

D07 电阻率(Ωm) 1755 2180 2040 1955 1921

D08 电阻率(Ωm) 2040 2940 2816 2640 2180

D09 河水 电阻率(Ωm) 136 126 105.4 103.8 98

根据测试结果分析可以看出，该地区在少雨季节电阻率均在1000Ωm以上。D02、D03和D06三点已开挖到了基岩面，且均处在由渗漏水的潮湿地区，受渗漏水的影响，电阻率比较低。由于反调节的污水直接抽排到甘再河内部，D09点正好位于这个掺杂了污水的区域，电阻率要比D01点小。D01点所处的位置水质清澈，电阻率就要大些。

五、结语

土壤电阻率的大小直接关系到接地装置接地电阻的大小，是接地计算中一个重要的参数。四极法测量土壤电阻率，是一种常用方法，且测值准确。柬埔寨甘再水电站土壤电阻率的测试，为我们以后的电阻率测试工作打下了坚实的基础。

土壤电阻率篇2

关键词 接地电阻；土壤电阻率；外引；降阻率；置换

中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）43-0116-03

0引言

众所周知，接地的目的是保证人身安全和电气设备的安全。为使接地电流迅速引向大地，要求接地电阻尽可能达到较低的数值。为此《铁路电力设计规范》规定了铁路电气设备接地装置接地电阻的最大允许值, 这在土壤电阻率较低的地方是不难做到的，但在高土壤电阻率地区（ρ>500Ω・m）特别是以岩石为主的山区却很难达到要求。

多年来，在铁路电力工程中，有关高土壤电阻率地区电气设备的接地问题还没有得到足够的重视，设计时往往只对接地电阻提出要求，而无具体的施工方法，降阻方法，致使按常规方法施工，接地电阻达不到要求，造成返工和经济损失。或施工中采取了某种降阻方法，接地电阻达到了要求，而接地方法又存在一定的问题。因此，对高土壤电阻率地区电气设备如何接地、如何降阻、施工中应注意些什么，很有必要提出来探讨，以便对今后施工提供参考。

1高土壤电阻率地区的接地问题

经验表明，当土壤电阻率高于500Ω・m时，用常规方法，接地电阻是很难达到要求的，即使增加垂直接地体根数或加大水平接地网面积也很难满足，从理论上讲也是如此。

例如：当土壤电阻率为500Ω・m时，某变压器的接地，规定其接地电阻不能大于4Ω。

根据单根垂直接地体接地电阻简易计算公式R=0.3ρ可知，当其依次使用1根、2根、

直至32根垂直接地体时，理论上其接地电阻仍达不到4Ω（见表1所示），而且实际施工时工程量大，很不经济，甚至有时不可能做到。

再如某变电所水平接地网，当土壤电阻率为500Ω・m时，要使其接地电阻达到4Ω。根据水平网接地电阻简易计算公式R=0.5ρ/ 可知，其接地网面积S要达到4 969m2才能满足要求，且不说地形受限制，这种通过扩大地网面积实现降阻的方法在工程中很不现实。因此，在高土壤电阻率地区，要降低接地电阻，必须采取有效的措施。

2高土壤电阻率地区的接地问题处理

2.1施工前必须对土壤电阻率进行判定

所谓土壤电阻率，就是1m3土壤电阻值，从表2人工接地体工频接地电阻的简易计算公式可知，接地电阻的大小在接地方式一定的条件下，主要与土壤电阻率有关，土壤电阻率越低，接地电阻越小，土壤电阻率越高，接地电阻越大。

在铁路工程中，由于电气设备、电力线路的设置受铁路线的制约，电气设备及电力线路所处位置地质条件千差万别，即使在同一车站土壤电阻率也各不相同（如宜万铁路、京九铁路麻九段，金温铁路等）。因此，施工前，要知道接地电阻能否达到要求，就必须对土壤电阻率进行判定，以便选择合适的降阻方法和避免不必要的返工。

接地体型式 简易计算公式 备注

垂直式 R=0.3ρ 长度3m左右的接地体

单根水平式 R=0.3ρ 长度60m左右的接地体

复合式（接地网） R=0.5ρ/ S-大于100m2的接地网面积

ρ-土壤电阻率

实测的方法是将一根长1m，直径为25mm的园钢打入地下，先测得接地电阻R，然后根据以下公式计算土壤电阻率：

ρ=2πLR/Ln4L/d

式中 ：ρ-土壤电阻率（Ω・m）；

L-圆钢的埋入长度（m）；

d-圆钢的直径（m）；

R-测得的电阻值（Ω）。

由于季节的不同，所测量计算出的土壤电阻率，并不一定是一年中的最高值，所以施工中还应按下式加以修正：

ρ1=Ψρ

式中 ：ρ1-施工所需土壤电阻率；

ρ-测量计算所得土壤电阻率；

Ψ为土壤电阻率季节系数，它与土壤性质、干湿条件有关，具体数据可从设计手册查得。

当土壤电阻率被判定为高土壤电阻率时，就必须采取非常规的接地方式。

2.2采取外引接地法施工

即当电气设备附近有电阻率较低的土壤时，用较长的接地线引至低电阻率土壤中再接地，或附近有河流、湖泊等水源，将接地线引至水中，敷设水下接地网。水下接地网须焊成闭合环并在水底加以固定，由于受季节影响小，接地电阻比较稳定，因此，水下接地网是一种良好的降阻方法。外引接地法的优点是经济、简单、施工方便，且能有效达到降阻的效果。但采用这种方法必须注意以下问题：

1）外引接地的距离（即引线的长度）是有一定的要求的，它决定于大地土壤电阻率和电性参数。例如，当电阻率相对不很高，接地线周围的泄露电导相对较低，如接地线过长，其末端电位已很低，此时与接地线末端相连的外引接地装置就不能起到降低接地冲击电阻的作用，因此施工时外引接地线的最大长度Lmax应为[1]：

Lmax（0.0265-0.053）ρr

式中：ρ- 土壤电阻率；

εr- 地的相对介电系数，一般地区可取εr=9。

2）接地带外引，必然导致高电位外引，当有接地电流通过接地线时，就会在接地线上产生较高电位，人若在这一地区行走，且跨步电压大于允许跨步电压，Vo=50+0.2ρb（ρb为人脚站立处地面的电阻率）时，就会使人发生触电的危险。即使跨步电压一时满足了要求，但在雷雨时，由于地表电阻率一时降低，最大允许跨步电压降低，也可能发生人体触电。因此，在人经常行走的地方敷设外引接地线时，应铺设砾石、沥青等高电阻率物质。

3）由于水中含有多种腐蚀物质及水的污染越来越严重，敷设在水中的接地体势必造成严重腐蚀，减少使用寿命，因而敷设在水中的接地体，必须进行热镀锌或加大钢材尺寸。

2.3使用降阻剂降阻施工

即对接地坑内的土壤进行化学处理，降低土壤电阻率，使接地电阻达到规定值，其施工方法如图1所示。

近年来，随着科技的发展，各种品牌的降阻剂应运而生，由于其具有吸水性、保水性、渗透性，使用后对降低阻值起到了一定的作用，但施工时必须考虑以下问题：

1） 由于生产和技术条件的限制，降阻剂性能目前还不稳定，有效率能达到多少，有效期究竟有多长，还没得到验证[1]，势必造成接地电阻不稳定而要进行维修，且工作量大，如用在变（配）电所接地网中，更换工作量将更大，而且大多变（配）电所接地网所处地面是硬化的。

2）使用降阻剂后，接地电阻满足了要求，但接地体的腐蚀又成为新的问题，我们知道，降阻剂主要化学成分PH值不能完全保证中性，因而会对接地体造成腐蚀，加上地中杂散电流、微生物腐蚀，势必造成接地装置运行寿命的缩短，表现为电气设备运行良好，尚在担负着供电任务，而接地装置却明显腐蚀、损坏，致使电气设备的安全运行受到威胁。

因而建议在选择降阻方法时，由于使用降阻剂维修量大，费工费时，不应成为首选，如选择使用，为了防腐，在施工中要加大接地体钢材的尺寸或进行热镀锌。从表4可以看出，热镀锌的钢材比不镀锌钢材腐蚀速度降低了几十倍。

其一，当附近没有置换材料时，使用起来费用高，工程量大；

其二，这种方法事实上只是局部改善了土壤电阻率及降低了接地体与土壤间的接触电阻，当气温升高、土壤干燥（象砾石地区，保湿性差），接地电阻值将升高，或冰冻时（永冻地区）接地电阻值将升高，因而其接地电阻不稳定。使用时必须考虑天气季节的影响，而加以选择。

2.5采取深埋垂直接地体施工

即在地下较低处，土壤电阻率较低时，深埋接地体，如图3所示。或有条件时用钻机钻孔，把钢管打入孔中，再将钢管周围灌满电阻率较低的泥浆等，如图4所示。

其优点是：

1）接地电阻值稳定。由于地层深处温度一年四季变化不大，不会因季节变化、水分蒸发、土壤干裂、冰冻而影响接地电阻；

2）安全可靠。把高电位引入到了地下，无须考虑跨步电压对人身的危害；

3）不受敷设范围影响。

但施工前必须考虑以下问题：

1）必须掌握有关的地质结构资料和地下土壤电阻率分布，以保证深埋接地体能在所处位置上收到较好的效果。

2）当深埋接地体2根或者超过2根时，要考虑接地体间的屏蔽效应。这是因为当接地电流通过接地体向大地深处传导时，还会受到其它接地体的散流影响。由于两极互相影响，两个接地体的电阻，并不等于它们本身电阻的并联值，而是它们电阻并联值的K倍（K为屏蔽系数，一般K=1~2），因此，施工时两根接地体要相距适当距离，最少不应小于5m，以减少屏蔽的影响。

对于深埋降阻法，往往认为是地下土壤电阻率较低的缘故，事实上并非如此，近年来的施工实践表明[3]，在上下土壤电阻率一样时（如岩石），深埋接地体也能达到降阻的目的，这是因为随着地层的深入，湿度越来越大，并且岩石的断层不断渗水，当接地体深入到地下水位，就相当于敷设在水中的接地体，由于水的电阻率为20Ω・m~100Ω・m，接地电阻值将大大下降。再者，由于接地体周围灌满了泥浆，降低了接地体与土壤的接触电阻，也使得接地电阻值降低。

2.6提高接地电阻允许值时的施工

从以上分析可知，在高土壤电阻率地区，无论采用何种降阻措施，都存在着一定的局限和问题，有时甚至不可能，不但技术上有困难，而且经济上不合理。从根本意义上讲，限制接地电阻到一定数值，目的是保证人身和设备安全，可是，为了人身和设备的安全，却不是仅仅依靠限制接地电阻值就能达到，还必须同时考虑跨步电压和接触电压。

为此，《铁路电力设计规范》根据电力部门的经验，在高土壤电阻率地区，允许电力设备的接地电阻提高到30Ω，发、变、配电所的接地电阻提高到15Ω。但发、变、配电所和电力设备单相接地后，接地装置的接触电压和跨步电压不应大于下列数值：

VC=50+0.05ρb

VO=50+0.2ρb

式中：VC-接触电压；

VO-跨步电压；

ρb-人体站立处地面的土壤电阻率（Ω・m）。

由以上可知，要使接地电阻值提高后，保证人身安全，必须提高人站立处地面的土壤电阻率，为此，在敷设接地装置时，应在地面铺设高电阻率的物质，以提高接触电压和跨步电压允许值。

3结论

虽然本文介绍的方法，均存在着一定的局限和问题，但作为目前的降阻措施，仍十分有效，施工时必须注意以下几点：

1）施工前对土壤电阻率必须进行判定，以便选择正确的接地方法和避免不必要的返工；

2）对接地方法要根据现场情况进行选择；

3）外引接地时，外引接地线必须满足要求，不宜过长；

4）外引接地时必须考虑跨步电压的影响。并在人可能行走触电的地方铺以砾石、沥青等高阻率物质；

5）使用降阻剂和敷设水下接地装置时要考虑防腐；

6）在土壤电阻率变化不大时，深埋接地体可降阻；

7）提高接地电阻允许值时，要提高接触电压和跨步电压允许值。

参考文献

[1]电力工程高压送电线路手册[M].水利电力出版社，1991，2.

[2]曹梅月.变电所地网技术的发展综述[J].中国电力，1997，7.

[3]王周安，曹永林.立体地网的建立及应用[J].中国电力，1996，1.

土壤电阻率篇3

关键词：电力系统；输配电线路；接地装置；

前言

接地电阻是接地装置的电阻与接地体的流散电阻之和，因接地装置本身电阻较小，一般可忽略不计，因此接地电阻主要是指流散电阻，它等于接地装置对地电压与接地电流之比。即U接地/I接地=R接地。

从电磁场理论得知，在距离单根接地体或接地点20m以外的地方，电位趋近于零，该电位为“零”的地方，称为电气上的“地”。也就是说，当运行中的电气设备或线路发生接地故障和断线时，接地电流通过接地装置以半球形向大地流散。距接地体越近的地方，由于半球面较小故电阻大，接地电流通过此处产生的电压降就越大，电位就越高；相反，距接地体越远的地方，电位越低。

接地装置是接地体和接地线的统称，接地体是指埋入地下直接与土壤接触、有一定流散电阻的金属导体。连接接地体与电气设备或构件的接地部分的金属导体称为接地线（PE 线）。我们称接地装置为输配电线路的安全保护装置。下面本文将阐述如何对接地装置进行正确的测量，从而使输配电线路的接地装置起到安全保护作用。

一、接地装置的基本概念

1.杆塔与土壤间作良好的电气连接称为接地，与土壤直接接触的金属体或金属体组称为接地体或接地极。连接于接地体与杆塔间的金属导线称为接地线。接地线与接地体合称为接地装置

（1）输电线路接地装置的作用：主要作用是泄导雷电流，降低杆塔顶部电位，保护线路绝缘不致击穿闪络。

（2）输电线路接地装置分类及型式接地装置分为自然接地（包括杆塔基础、拉线等直接与土壤接触部分）和人工接地体（根据需要由人工埋设的装置）；按铺设方式不同，分为垂直和水平两种。高压输电线路的接地装置多为水平铺设，水平接地又分为环型接地和放射型接地。也有由于条件需要的混合型接地。

（3）接地电阻：故障入地电流在接地体上方产生电压与故障入地电流之比称为接地电阻。接地电阻与土壤电阻率及接地装置型式有密切的关系。送电线路经过不同的土质结构的地区，土壤电阻率也有较大的数值差异。要根据不同的土壤电阻率选择数量不等、不同型式的接地装置。

2.土壤电阻率及影响土壤电阻率大小的主要因素

（1）土壤电阻率（也称土壤电阻系数）。决定接地电阻的主要因素是土壤电阻，其大小用土壤电阻率来表示，土壤电阻系数是以每边长1 米的正立方体的体积的土壤电阻来表示。土壤电阻率ρ 的单位是ΩM。

（2）影响土壤电阻率的主要因素。土壤电阻率决定于土壤性质、含水量、化学成分、物理性质等、是随着上述条件的变化而变化的。为此在设计接地装置时要根据地质情况，考虑季节影响，选择其中最大值作为设计依据。

（3）结论。影响土壤电阻率的因素很多，因此设计时最好选用实测值，因为测量时具体情况不同，土壤电阻率会同一地点但数值有较大变化。为稳妥起见，使所测量数值反映最不利情况时的土壤电阻率。将实测的ρ0乘以换算系数ψ，则设计时采用ρ=ψρ0 作为依据。

二、输电线杆塔接地电阻值的测量方法

1.测量接地电阻的基本原理

测量接地电阻的接线如图1 所示

图1 测量接地电阻的接线图

为了简化计算设接地体为半球型。它流入大地的电流I。在距球心x 处球面上电流密度为 式中J 是距球心为x 处球面的电流密度；I 为接地体流入地中的电流；X 为距球心的距离。

2. 测量杆塔接地电阻的接线

测量电力线路杆塔接地体接地电阻的结线如图2 所示。

图2 测量电力线路杆塔接地体接地电阻的结线图

注：d13一般取接地体长度L（最长放射线）的4倍，d12取为L的2.5倍。

3. 用ZC―8 接地电阻摇表（测量仪）测量接地电阻

这类型仪表有三端钮和四端钮两种。四端钮主要是用来测量土壤电阻率用。用三极法测量接地电阻时将E、I 两端钮用压板短接。

这种测量仪主要量件为两个框架的电磁式流比计。第一个框架线圈与电源，被测接地体和辅助接地体串联，第二个框架线圈与串联的附加电阻Rσ，连接在接地体和接地棒之间，在测量时加在第二个框架回路的电压，正好与接地体的对地电压相等。

三点法测接地电阻必须使基地装置与杆塔的连接点全部脱离，将放射型接地用导线连通，将ZC―8 仪表的E1I1短接后接到被测接地极上，将电流极I2 用导线连接到D=4L（L为放射接地单根长度）电压极接到2.5 倍D=2.5L( 也相当于电流极距离的0.618 倍。如果是环形接地体，也要将接地体与杆塔全部脱离后再与仪表相接，但电流极d13可放到2D位置（D 为环型接地体对角线长度）电压极d12 可放到0.618 d13=1.236D 的位置。这两极最好放在横线路方向，两接地极的入土深度要一致。接线后将仪器放平，检查检流计指针是否位中心线，不在时要旋动调零按钮，使指针在中心线上。将倍率标度拐向最大倍数，慢慢转动发电机摇把。同时转动测量标度盘，使检流计指针指示中心线位置，当检流计接衡时加快发电机摇把的转速，使转速达到每分钟120 转以上，并调整测量标度盘，使检流计指针指于中心线上。如这时候的读盘数小于1 应将倍率转向较小的倍率再重新调正测量标度盘。将标度盘测得的数字N 乘以倍率，就是被测接地体的工频接地电阻。Rd=KN 这就是三极法测接地电阻的原理及方法。

三、土壤电阻率的正确测量

对不同的土壤电阻率的地段，接地电阻允许值是不同的，这个在前面已经论述。在杆塔接地装置上所测到的接地电阻值，是否符合设计和线路运行的要求，关键是由该基土壤电阻率的最大值来决定的。因此能正确测出各基杆塔的土壤电阻率比测接地电阻值更为重要。所以必须学会正确测量土壤电阻率的方法。

1.利用ZC―8 型测量仪，采用4 极法测量线路土壤电阻率

所谓四极法是用四根同样尺寸的接地棒―其中两根组成电流回路，两根构成电压回路来测量的反方法，如图：

2. 用三极法测量土壤电阻率

三点法测土壤电阻率结线与三极法测接地电阻一样，要求将测试电极打入土壤深度应与实际接地装置埋深一致。试验检查电极、电压极、电流极应排直线等距。同时要求极间距离不小于20 米。检查电极插入地下部分必须与土壤严密接触，否则会造成较大测量误差。

三极法是先测出检查试极的电阻值R，则土壤电阻率按公式求

R ：为Ω ；d ：检查接地极直径；L ：检查接地打入地下部分长度；P ：土壤电阻率，单位为Ωm。

（1）用三极法测土壤电阻率时，接地体附近的土壤起决定性作用，即用这种方法测得的土壤电阻率在很大程度上只反映接地体附近的土壤电阻率。

（2）四极法测得的土壤电阻率与极间距离a 有关，当a 不大时所测的电阻率仅为大地表层的电阻率。用4 极法测量土壤电阻率时，电极可用四根直径2cm，长0.5 ～ 1m 的

圆钢或铁管作电极，考虑到接地装置的接地散流效应，极间距离选取20m 左右，深为1/20a。

四、判定接地电阻值是否合格的界限

（1）凡是测得接地电阻值为10Ω 及以下者已经满足了防雷接地允许值要求，所以均不用 测量土壤电阻率；凡是测得接地电阻大于10Ω 都应做土壤电阻率的测定，测得土壤电阻率后，应在测得的p0 值乘以季节系数后（p=p0ψ）。再按接地在不同土壤电阻率情况下，允许接地电阻值判定本基塔接地是否合格。

（2）用三极法测量土壤电阻率，目前在测量中是在测接地电阻后，然后再打如接地极测土壤电阻率。这一方法是有较大错误的。应按本文所介绍的方法进行测量。在数据上更是不对的，测来的数据根本不是土壤电阻率，而是测试钎的接地电阻值。应将接地极电阻通过计算才能得到土壤电阻率的数值。这个数值还要乘以系数方能得出土壤电阻率可能出现的最大值。

（3）使用钩式接地电阻测试仪，被测接地装置如果是环型接地，则只能保持一个接地引线与杆塔连接，其余引线要与杆塔断开后才能测得该基的接地电阻值。对于放射型接地，由于接地装置没有联系并都是一条引线与杆塔相连，则接地引线可以不打开，逐个引线测量，最后将测得的电阻值用并联电路算出。对钩式电阻测量仪钩环无法衔住的接地引线，则必须与杆塔断开，然后用连线将接地装置与杆塔进行良好连接后方能用二极法测量其接地电阻。

五、结束语

根据上述可知：接地电阻值是否合格由该基的土壤电阻率决定的，只要测得土壤电阻率在雷雨季节可能出现的最大值，这个最大值是不会变的。应将测定值记入档案，然后根据这一数值的等级来判定接地装置接地电阻是否符合要求。

土壤电阻率篇4

关键词：接地；接地电阻；双层土壤；复合接地网；降阻

中图分类号：C35文献标识码： A

1引言

接地时维护电力系统运行，保障设备和运行人员安全的重要措施之一。当电力系统发生故障或外界雷电引入时，如果接地系统不良，不仅会使二次设备的绝缘遭到破坏，甚至还会给运行人员的安全带来严重威胁。

有资料表明，我国层发生过多起由于接地电阻值未达到要求或因地网腐蚀和断裂引起接地电阻增大而导致的事故或事故的扩大。

本文结合国内外的研究进度情况，总结分析了土壤电阻率计算和地网设计的常用方法，重点针对《元坝气田17亿方年试采工程 气田水综合处理工程》项目中站场双层土壤电阻率的特殊情况进行了接地设计和计算方法的研究。

2接地原理及方式

2.1接地原理

接地就是将电气设备的某些部位、电力系统的某点与大地相连，提供故障电流及雷电流的泄流通道，稳定电位，提供零电位参考点，以确保电力系统、电气设备的安全运行，同时确保电力系统运行及其他人员的人身安全。接地功能是通过接地装置或接地系统来实现的，主要分为两类，一类为输电线路杆塔等比较简单的接地装置，如水平接地体、垂直接地体、环形接地体等，另一类为复合型的接地网。本文针对复合型接地网对元坝项目的大坪站进行接地设计。

2.1.1导体的集肤效应

导体中的交变电流在趋近导体表面处电流密度增大的效应称为集肤效应。电流以较高的频率在导体中传导时，会聚集于导体表层，而非平均分布于整个导体的截面积中，如图2.1，

图2.1 集肤效应电荷分布体现剖面图

2.1.2 冲击电流的下接地体的泄流特性

在冲击电流作用下，接地装置向土壤泄放的电流密度与接地装置长度有关，接地长度越小，流过的冲击电流密度越大。接地体的泄流截面为椭圆半球状，如图2.2：

图2.2 泄流特性截面

通过泄流，冲击电流从接地体开始向远处扩散，20米处即可看为零电位。

2.1.3 接地体间的屏蔽作用与总电阻值

电荷的屏蔽作用，是由于电子的排斥作用使而抵消一部分电荷，从而引起有效核电荷的降低。实际接地工程中，一个接地装置往往由多个接地导体组成，当电流通过其中某个接地导体向地中散流时，将会收到其他接地导体的影响。只有当各个接地体间的距离无限大时，各接地导体产生的电厂之间才没有相互作用。

多根接地体并联后，无论水平接地体还是垂直接地体，泄流截面都大致相同，由水平接地体和垂直接地体构成的复合接地网的接地装置的总电阻采用并联方式计算，但由于相互屏蔽作用，并联后的总电阻并不等于单根接地体电阻并联之和，而是大于单根接地体电阻并联之和。

2.2元坝大坪站概况

元坝大坪位于四川省苍溪县，属深丘地貌，地表土壤为黄、红、紫泥土，中间及下层主要由页岩构成，平均土壤电阻率较高。地面设施主要由导电金属体构成，属于完全暴露场所，普遍存在绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点，必须对其进行安全可靠的防雷接地措施。

大坪气田水处理站，建在山区推平及填方的小山头，总体面积约为5000m2。图2.7中红色区域为填方区，土壤层较厚，用均匀土壤下的接地电阻计算即可设计接地网，本工程在填方区采用垂直接地极并联的接地方式，经计算接地电阻满足4Ω。

其余部分为挖方区，面积约为3039m2，原有区域土壤电阻率高，多为强风化砂岩组成，降阻较为困难。

图2.3 大坪站场总平面布置图

回填土用土壤电阻率较低的土壤回填0.7m，其表层土壤电阻率经现场实测为68Ω・m，而下层岩体砂石的电阻率较高，约为3000Ω・m。由于双层土壤的厚度与土壤电阻率都相差很大，故需要进行计算来确定总体的接地电阻和接地网的形式。

3接地系统的数值设计

3.1接地系统数值设计的步骤

采用接地电阻数值分析得方法进行接地系统的设计，能够克服简单设计的盲目性，接地系统数值设计的步骤为：

（1）现场测量站址附近的土壤电阻率参数特性，在考虑季节、温度等因素对测量结果的影响后，对这一测量结果进行矫正；

（2）根据视在土壤电阻测量结果，分析得到站址及附近的土壤分层结构；

（3）在已知该地区土壤分层结构参数的情况下，进行工程初步设计，利用常规方案，对接地电阻值进行估算；

（4）如果采用常规的水平接地网的接地电阻不能达到要求，则结合以往工程设计与国内外文献资料数据，通过分析和计算提出为达到规程目标可能采用的几种可选方案；

（5）分析比较方案，结合工程实际及站至附近的具体情况，提出科学的推荐方案。

3.2双层土壤复合接地网方案分析――水平接地网+水平接地模块

3.2.1 方案设计

采用锌包钢圆线、方形水平接地模块并配合降阻剂的方式，预设接地电阻R1≤4Ω。水平接地体采用锌包钢接地圆线，并在锌包钢接地圆线周围敷设物理性降阻剂以降低接触电阻及扩大导体接触面降低接地电阻。

由于未施工区域为岩石区，施工垂直接地极难度较大，故在地网接地干线上并接方形水平接地模块降阻，每个方形水平接地模块周围敷设降阻剂包裹以降低接地体与土壤之间的接触电阻，方形水平接地模块在接地干线上相对均匀布置，最小间距不小于6米。

3.2.1.1 双层土壤的土壤电阻率的测量

针对元坝大坪站的土层结构，存在大体积未翻动过的土壤，其土壤电阻率的视在平均值应采国标规范[1]中规定的四点法进行现场实测，操作方法就是对土壤试样进行四端电阻测量，结合接地于土层中的埋深和接地模块尺寸，通过解联立方程来得出各层土壤的土壤电阻率以及上层土壤的厚度，而后得到视在土壤电阻率。

图3.1双层土壤模型示意图

ρ（a）：视在土壤电阻率，Ω・m

h：上层土壤高度，0.7m

ρ1：上层土壤电阻率，68Ω・m

ρ2：下层土壤电阻率，3000Ω・m

a：电极间距，6m

K：反射系数，0.96

由于现场暂无采用四点法进行测量，根据当地经验数据得出视在土壤电阻率为600Ω・m。

3.2.1.2 水平接地网的接地电阻(水平接地网周围敷设降阻剂)

图3.2 水平接地模块敷设位置剖面图

Rh：水平接地网的接地电阻，Ω

ρ：双层土壤视在土壤电阻率，600Ω・m

L：水平接地干线长度，150m

D：水平接地体等效直径，0.15

k：降阻系数，100

A：形状校正系数，1

3.2.1.3需要增加的水平接地模块的接地电阻

Rn：需增加水平接地模块的接地电阻，Ω

Rh：水平接地网接地电阻，5.3Ω

R：要求地网接地电阻，4Ω

η：屏蔽系数，0.85

计算得：Rn=9.48Ω

3.2.1.4单个方形水平接地模块的接地电阻R0

R0：单个方形水平接地模块的接地电阻，Ω

ρ：土壤电阻率，600Ω・m

a ，b：方形水平接地模块的边长，0.5m，0.4m

通过计算：R0≈120.75Ω。

经接地材料配合计算，可采用17个方形水平接地模块安装在接地网周围接地干线上，阻值可达到设计要求。

3.2.1.5复合接地网的接地电阻

Rh：水平接地体的接地电阻，5.3Ω

n：方形水平接地模块的数量，17

R0：单个方形水平接地模块的接地电阻，120.75Ω

ηv：锌包钢离子接地极间的屏蔽系数，0.75

η：水平与垂直接地体间的屏蔽系数，0.85

地网接地电阻值为3.99Ω，不大于4Ω，故满足接地电阻要求。

3.2.2 结论

此方案考虑现场岩体对垂直接地极施工的困难影响，改用水平接地模块，用四点法计算双层土壤电阻率，并结合现场实测而后整改，避免了接地网建设中地质的不确定性。

4接地降阻

4.1 降阻目的

接地电阻过大是引起电力系统事故的主要原因之一，采取可行的措施将接地电阻降低到标准值是电力系统安全稳定运行的基本保证。

4.2 降阻材料

目前国内外比较常用的降阻方法是对局部土壤进行化学处理，提高接地装置周围地区土壤的导电性，及在接地网干线上加入降阻剂。降阻材料分为有机类、无机类和膨润土型三种。国内较为常用的是膨润土接地降阻剂，膨润土是一种火山岩，无腐蚀，稳定，有很强的吸水性，从而可保证自身的低电阻率。

4.3 降阻原理

接地电阻主要由接地电极的尺寸和土壤的电阻率决定，而主要又由接地极附近土壤的电阻率决定。一般降阻最有效的方式就是增大接地极尺寸，改善接地极附近的土壤电阻率，而降阻剂的作用就是在吸水的同时使接地体直径增大，增大了接地极与土壤的接触面积，减小接地电阻，从而使泄流效果更好。

4.3 元坝项目中降阻剂的用量

W：降阻剂用量，吨

L：水平接地网干线长度，150+200m

D：接地极的等效直径，0.15m

d：降阻剂的当量比重，1.35吨/m3

5结论

由于接地网建设中地质的复杂性与不确定性，接地装置的施工须分段实施，阶段性施工完毕后，进行接地电阻的实测，以此估算出整体接地网的接地电阻值，若推算结果不能满足接地电阻要求，则须及时汇同设计商议补救措施。接地网施工完毕后应对接地网接地电阻值进行实测，若实测接地电阻值不能满足需求，则需要对接地网进行改造，增加接地模块或扩大接地网面积直至接地电阻值达到要求。

参考文献

[1] GB/T 17949.1-2000.《接地系统的土壤电阻率接地阻抗和地面电位测量导则第1部分：常规测量》,2000

[2] 何金良，曾嵘.电力系统接地技术.科学出版社，2007

[3]DL/T 621-1997.交流电气装置的接地，1997

[4] GB 50065-2011.交流电气装置的接地设计规范，2011

[5] 水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册电气一次部分.中国电力出版社，2012

[6] G.F.Tagg.Earth Resistances.London:George News Limited，1964

作者简介

土壤电阻率篇5

【关键词】山区弱电系统；接地装置；接地电阻；降阻措施

Research on earth design and resistance reducing measures of a elv systems in a mountainous area

Yu Hui-ping1，Yang Zhong-hua2

（1.Suzhou yuanjian Communication Engrg Co.，Ltd，Jiangsu Suzhou，215000；2.Beijing Zhihuicheng Technology & Development Co.，Ltd，Beijing Haidian，100081）

Abstract：This paper analyzes the ubiquitous problems，such as high soil resistivity，small useable field，severe topography and complex landform，on earthing of elv systems in a mountainous area.On the basis of these，measures of earth design and step-down resistance reconstruction are discussed.The measures are needed and synthetically below：one rod，The grounding of an underwater grounding grid is under a set reservoir，Is this grounding grid riverside-a rationally，Extension and earthing resistance and step-down a roadway are utilized in a solution.

Key words：Elv systems in a mountainous area；earthing device；earth resistance；resistance reducing measures

1.引言

随着国家经济的不断发展，山区弱电系统工程建设的进一步深入，对弱电线路的要求也越来越严格，经常会遇上自然条件差、环境恶劣的山区弱电工程建设。山区地质多为土夹石层，或为风化沉积岩，也有部分为岩石。因此，山区弱电系统线路施工中，技术人员较为头疼的问题就是如何降低线路接地体的接地电阻。

对于大多数山区弱电系统来说，一般都存在着土壤电阻率偏高，场地狭小，土层薄且土质大多为风化石、砂子，有的甚致根本沒有土层，完全为石头。土壤电阻率高达2000-3000Ω.m，有的甚致高达5000-8000Ω.m，因而给弱电系统的接地造成了许多困难，使许多山区弱电系统接地电阻严重偏高，一些弱电系统的工频接地电阻高达数十欧，或上百欧。山区弱电系统所在的地方，往往是雷电活动强烈的地方，由于弱电系统的接地电阻偏高，对防雷造成了极为不利的影响。当雷电流入地时，电气设备外壳或接地引下线上产生较高的“反击”过电压而向二次线产生反云。同时也会在雷电流入地时冲击电位升高，产生严重的冲击电而干扰而影响微机保护、综合自动化系统的安全运行。近年来因为接地不良产生的雷电打坏主设备、打坏微机保护等控制设备的事故在中小型弱电系统时有发生，因而应对弱电系统的接地问题引起充分的重视。进行认真的研究和探讨，找到有效降低山区弱电系统接地装置接地电阻的措施，做好山区弱电系统接地的降阻改造工作，保证弱电系统安全运行。

2.山区弱电系统接地电阻偏高的原因分析

山区弱电系统一般接地电阻偏高的原因主要是以下原因造成的：

2.1 土壤电阻较高造成，山区的土壤电阻率一般都偏高，山区弱电系统的土壤电阻率一般都在2000--3000Ω.m，严重的甚致高达5000Ω.m。如我们在某山区弱电系统四周测量土壤电阻率，低的为800Ω.m，大多在2000Ω.m.高的地方甚致达6000Ω.m。因接地装置的接地电阻与土壤电阻率成正比，接地装置面积一定时，土壤电阻率愈高，接地装置的接地电阻也就愈高，降阻难度也就愈大。

2.2 土层薄，地质条件差，山区弱电系统处的土质一般为风化石土壤，或碎石土壤，土层薄，一般不足30cm，大多地方为岩石沒有土层，由于土层薄，就影响水平接地体和垂直接地体的埋深，经检查山区弱电系统接地装置的水平接地体的埋深一般都不到30cm，有的浮在地表；由于土层薄，垂直接地体打不下去，其深度一般都不到50cm。由于接地体浮在地表，一方面由于上层土壤土质松散，接地体不能与大地紧密接触，造成接触电阻大，且因土壤干湿度易变化，而造成接地体的接地电阻不稳定［2］。另一方面由于上层土壤含氧量高，接地体易发生吸氧腐蚀，而使接地体与周围土壤之间的接触电阻增大。同时，由于腐蚀还会造成接地网裂解使部分设备失去接地。

2.3 场地狭小，使接地网面积偏小，一般山区弱电系统都在山谷中，场地狭小，这就使弱电系统的接地网严重偏小。有的甚致沒有地方建接地网，这就给接地降阻带来非常大的难题，因为一般情况下，接地装置的工频接地电阻由下式决定:

式中:R—接地装置的工频接地电阻，Ω；ρ—土壤电阻率，Ω.m；s—地网面积，m2。

从式（1）式可以看出接地装置的接地电阻，与土壤电阻率ρ成正比，与接地网的面积的开方值成反比，山区弱电系统由于土壤电阻率高，土质差，土层薄，接地体埋深不够，地网面积小，这就是造成接地电阻偏高的主要原因。

3.山区弱电系统的接地设计与降阻措施

3.1 从接地材料选用方面考虑

接地材料一般选用结构钢制成。必须对材料进行检查，材料不应存在严重的锈蚀、厚薄或粗细不均匀等现象。垂直安装的接地体通常用角钢或钢管制成，虽然角钢制成的接地体在散流效果方面比钢管差一点，但施工难度小、成本低，所以现场安装一般采用角钢。当然，也可以选择导电性能更高的材料，例如用铜来代替角钢作为接地体，但使用铜工程成本过高，对于山区弱电工程线路施工经济上不合算，不宜采用。

3.2 从增加接地体与土壤之间的接触面积方面考虑[1]

串联接地极：串联接地极的工作原理就是增加接地体与土壤的接触面积，从而减少了接地体与土壤之间的接触电阻。当接地极的接地电阻值与设计值相差不大时，只要增加几组接地极，把几组接地极串联起来，即可减小接地电阻值，达到设计要求，在施工过程中，这种情况会经常发生，也最为简单有效，投入的成本也不多。主要适用于线路跨越和设备杆接地。

使用接地网：使用接地网的工作原理也是增加接地体与土壤的接触面积，从而减少接地体与土壤之间的接触电阻。当接地网的接地电阻值与设计值相差不大，其土壤结构主要是土或土夹石时，只要增加接地范围，即可减小接地电阻值，达到设计要求，在施工过程中，这种情况时有发生，实施起来简单有效，投入的成本也不多。主要适用于山区线路铁塔接地。

3.3 从降低土壤的电阻率方面考虑[3]

土壤电阻率与土壤的结构(如粘土、沙土等)、土质的紧密度、湿度、温度等，以及土壤中含有可溶性的电解质有关。影响土壤电阻率的最重要因素是湿度。

工程建设中，通常采用灌注工业盐水和使用降阻剂来降低土壤电阻率。

灌注工业盐水：灌注工业盐水的工作原理就是通过盐水来改良土壤特性，降低土壤的电阻率。由于工业盐水的时效性较差，只能在较短的时间内提高土壤导电率，并不能根本解决问题。

使用降阻剂：降阻剂表面有活性剂，粒度较细，吸水后施用于接地体与土壤间，能够使金属与土壤紧密地接触，形成足够大的电流流通面，有效减小接地电阻；另一方面，它能向周围土壤渗透，降低周围土壤电阻率，在接地体周围形成一个变化平缓的低电阻率区域。由于降阻剂成本较低，工程实施也比较容易，因此降阻剂在山区电力线路施工中(尤其困难地段)得到广泛应用。

3.4 采取综合降阻措施[4]

山区弱电系统由于其接地电阻偏高，采取单一的降阻措施往往难以达到预期的降阻目标，这时需要对现场地形、地势及土壤电阻率等现场条件进行综合分析，采取综合的降阻措施。比如可以采取外延加降阻剂、自然接地体利用等多种降阻措施联合应用，以达到有效的，大幅度的降低接地电阻的目的。

4.结束语

山区弱电系统由于土壤电阻率高，土质差，土层薄，接地体埋深不够，地网面积小，这就是造成接地电阻偏高的主要原因，因而进行山区弱电系统的按地设计时要对现场地形、地势及土壤电阻率等现场条件进行综合分析，通过认真的技术经济分析，对弱电系统的接地进行优化设计，根据现场实际条件可以采用多种降阻措施进行降阻处理。也可采取复合降阻措施进行降阻。对改善其地电位分布，防止地电位干扰，以保证弱电系统的安全稳定运行。

参考文献

[1]徐健,宋镇江,彭育涛.降低山区输电线路杆塔防雷接地电阻的方法[J].建筑电气,200827(9)26-28.

[2]李景禄.关于接地工程中相关参数取值的探讨[J].高压电器,2004.4第40卷264-266.

[3]冀卫军.降阻剂在山区线路接地中的应用[EB/QL](筑龙网),2006.11.

[4]林桂庆.计算机控制系统接地技术探讨[EB/QL](中国教育人),2006.2.

作者简介：

郁惠平（1979—），男，江苏苏州人，学士，助理工程师，主要研究方向：计算机应用、楼宇智能。

土壤电阻率篇6

关键词变电站接地网设计

在南方地区，由于气候较北方潮湿，相对来说，土壤电阻率ρ会较小，土壤导电性能亦较好，因此接地电阻相对来说容易达到，但南方某些地区土壤电阻率ρ也会相对较大，给接地设计带来困难。随着电力系统短路容量的增加，做好接地设计，对变电站的系统安全运行，工作人身及设备安全至关重要。本文根据本人所设计工程，浅谈变电站接地网接地电阻的测量与计算。

1接地电阻测量

接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地极流入地中电流的比值。按通过接地极流入地中工频交流电流求得的电阻，称为工频接地电阻；按通过接地极流入地中冲击电流求得的接地电阻，称为冲击接地电阻。工频接地电阻的测量通常有单极法、四极法等。

1.1单极法测量土壤电阻率

单极法只适用于土壤电阻率较均匀的场地。单极法测量土壤电阻率方法：在被测场地打一单极的垂直接地体如图1，用接地电阻测量仪测量得到该单极接地体的接地电阻值R。

土壤电阻率:

ρ=(2πh)/(4h/d)（1）

d，单极接地体的直径，不小于1.5cm；

h，单极接地体的长度，不小于1m。

1.2四极法测量土壤电阻率

在土壤结构不均匀性的情况下，用单极法测量土壤电阻率有很大的影响，为了得到较可信的结果，把被测场地分片，在岩石、裂缝和边坡等均匀土壤上布置测量电极，用四极法进行多处测量土壤电阻率。

四极法测量土壤电阻率的的原理接线图如图2，两电极之间的距离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测量电极，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。

2接地电阻计算

在《DL/T621-1997交流电气装置的接地》规程中要求变电站接地电阻：

R2000/I（2）

其中：R，考虑到季节变化的最大接地电阻，Ω，不得大于0.5Ω；I，计算用的流经接地装置的入地短路电流，A。

单个深井垂直接地体的接地电阻

Rc1=(ρ/(2×π×l))×(ln((8×l)/d)-1) （3）

五个深井垂直接地体的接地电阻

Rc2=Rc1/(5×K1) （4）

其中，K1为多根接地体并联利用系数，通常取0.7～0.9，取中间值0.8；

复合地网接地电阻

Rn=a1×Re（5）

a1=(3×ln(l0/√S)-0.2)×(√S/l0)

Re=(0.213×ρ)/√S×(1+B)+ρ/(2×π×l)((ln(S/9×h×d)-5×B)

B=1/(1+4.6(h/√S))

某110kV变电站通过单极法测得土壤电阻ρ为250Ω/m，水平接地极ø16圆钢的直径d为0.016m；接地装置水平接地极的埋设深度h为0.8m；深井垂直接地体的长度l为40m；该站深井接地体的直径d为0.12m；

站区接地装置面积S为55.6×77=4281.2m2；站区接地装置的外缘边线总长度l0为258.8m；站区接地装置水平接地极的总长度l为1326.6m；

站外接地装置面积S为1546.7m2；站外接地装置的外缘边线总长度l0为 564.5m；站外接地装置的水平接地极的总长度l为861m；

根据《DL/T 621-1997交流电气装置的接地》规程，该站接地电阻计算如下：

2.1站区接地电阻计算

Rc1=(ρ/(2×π×l))×(ln((8×l)/d)-1)=6.856Ω

Rc2= Rc1/(5×K1)=1.714Ω

a1=(3×ln(l0/√S)-0.2)×(√S/l0)=0.992

B=1/(1+4.6(h/√S))=0.947

Re=(0.213×ρ)/√S×(1+B)+ρ/(2×π×l)((ln(S/9×h×d)-5×B)=1.759Ω

Rn=a1×Re=1.745Ω

站区接地电阻

Rz=(Rc2×Rn)/(Rc2+Rn)=0.865Ω

2.2站外接地电阻计算

a1=(3×ln(l0/√S)-0.2)×(√S/l0)=0.543

B=1/(1+4.6(h/√S))=0.914

Re=(0.213×ρ)/√S×(1+B)+ρ/(2×π×l)((ln(S/9×h×d)-5×B)=2.820Ω

Rn=a1×Re=1.531Ω

站外接地电阻

Rw=(Rc2×Rn)/(Rc2+Rn)=0.809Ω

2.3全站接地电阻计算

R=(Rz×Rw)/(Rz+Rw)=0.418Ω

接地电阻满足不大于0.5Ω要求。

接地电阻在不要求精确计算时，可采用简化公式计算：R≈0.5ρ/√S。

3接地网设计布置

变电站中电气装置、设施的可导电部分应接地，接地网的外缘闭合，外缘各角做成圆弧形，圆弧的半径取7 m，接地网的埋设深度0.8m。接地网均压带采用等间距矩形布置。在变电站接地网边缘经常有人出入的走道处，铺设砾石、沥青路面，以降低跨步电位差和接触电位差，且在接地网地下埋设地中的长度不应小于15m的连接线与避雷线的接地装置相连接。

结束语

接地电阻测量与计算是接地网设计必不可少的过程，只有通过计算接地电阻和入地短路电流检验跨步电位差和接触电位差等数据，确保接地网的规范、合理设计，才能保障站内人员及设备的安全，保障电力系统正常、安全的运行。

土壤电阻率篇7

关键词：变电站接地网 阻值变大 腐蚀严重 改造措施

(一)中小变电站接地网存在问题分析

早期施工的中小型变电站其接地网存在阻值变大、均压效果差、接地体截面不满足热稳定要求，连接工艺不符合电气装置工程接地装置施工及验收规程要求，接地网腐蚀严重，达不到预期寿命等一系列问题，严重威胁人身和设备安全。现将存在的问题及可能产生的危害性分析如下：

1．阻值变大。分析其原因，可能与土壤电阻率和接地体与土壤的接触电阻有关。土壤的电阻率直接影响土壤的导电性，而土壤质地、温度和水分含量对土壤电阻率有很大影响。土壤温度和水分含量是随季节而变化的，当土壤含水量未达到饱和时，土壤电阻率随含水量的增加而减小，接地电阻也随之减小；因此往往在雨水充沛的夏季所测得的阻值满足要求，而在干燥寒冷的冬季时所测得的阻值却不一定满足要求。此外，接地电阻值还与接地网与土壤的亲和程度有关，早期接地体经过长期锈蚀，表面产生锈层，也导致接触电阻增大。阻值变大将导致工频接地短路和雷击电流入地时电位过高，严重威胁设备和人身安全。

2．均压效果差。造成均压效果差的原因有：接地体埋深不足；接地网只采用长孑L网，未采用均压带措施；设备接地引线过长等。这些因素会造成接地网地面电位分布不均，引起跨步电压过高。

3．接地网与设备引线存在薄弱环节。电网故障电流随着电力系统的发展有所大增，而接地网与引下线经过长期锈蚀，有效截面不断减小，当设备短路时，就不满足现有的系统短路时热稳定要求而熔断，造成设备外壳所带高压电反击低压二次回路，接触电压威胁人身安全等问题。此外很多接地网与设备的连接只是简单的搭接焊接，焊接防锈处理均不符合电气装置工程接地装置施工及验收规程要求。

4．接地网锈蚀严重。我国传统接接地网均采用钢材质，大多数变电站使用镀锌钢作为接地材料，实践证明，镀锌钢并不是解决接地网腐蚀问题的最好选择。如某电网35V变电站投运八年后挖土检查发现，接地装置腐蚀严重，有的甚至已断裂。类似这种情况不少，以致投入大量资金和人力进行改造。重新铺设接地位置， 需要开挖和恢复水泥路面、草坪等工程， 因此整个改造工程比新建接地装置所需费用还要增加很多。金属腐蚀缩短了材料的使用寿命，造成巨大的经济损失(由此引起电力供应所带来的间接损失尚未计算在内)，在造成经济损失的同时，也造成了资源和能源的浪费。

(二) 中小变电站接地网存在问题的解决办法

根据笔者的施工管理经验吗，早期施工的中小型变电站存在的4个主要问题可以通过下述方法加以解决。

A、中小型变电站接地网降低接地电阻

中小型变电站接地网面积往往受到周围场地的限制，特别是城市户内变电站布点困难，周围常有住宅、公共建筑等设施。此时可优先考虑深孔压力灌注接地。深孔压力灌注接地采用深井式垂直伸长接地装置，在水平接地网的基础上向大地纵深寻求扩大接地网面积，在垂直方向加大接地网尺寸，与水平接地网相连，形成立体接地网。这种方式有如下特点：①地中深层接地电阻稳定，不受季节变化；② 散流能力强，特别是对高频雷电电流作用明显；③金属材料不易氧化和被腐蚀。故正逐步被广泛采用。

另外还可以采用爆破接地技术，以下分别说明。

1．深孔压力灌注接地

(1)单根垂直接地极

单根垂直接地极插入均匀电阻率的土壤时，其上流过的绝大部分电流分布在直接田绕接地极的土壤层中。因此可以为每条电流线都是从接地极出发，垂直其表面，并在电场的作用下以半球形向低阻抗土壤中扩散。单根接地体采用深孔分层压力灌注法，是在单孔成孔时，现场了解孔中的分层情况和岩石破碎情况，计算出孔隙率，再根据所需接地电阻值来考虑在所需压力的作用下降阻剂的填充范围。

降阻剂注入接地极时呈液态，具有很强的渗透性，渗透到土壤和岩石的空隙和裂缝后便凝固成胶状体，并保留在土壤和空隙中，这就使接地体上面增加了许多电阻率很低(被注入土壤周围和岩石空隙中伸展的)的根须状连接胶体，就像在接地体四围装上了千百条导电毛刺。接地体依赖这些导电毛刺提高了散流能力，相当于增大了接地体的有效面积，从而降低了接地体的接地电阻。这种现象被成为树枝效应，它不但扩大了散流的广度，还扩大了散流的深度，其范围以单根垂直接地极为中心，不等边地向四周扩散。地中的矿物质、地下水和溶洞等低电阻率土壤层均会使接地电阻大大降低。

(2)立体接地网

当单一垂直接地极的接地电阻不能满足设计要求时，应采用多个垂直接地极。接地网的最大散流强度产生于垂直接地极顶端，将多个垂直接地极连接起来，便在地的深层处形成半球散流的接地，成为立体接地网。在立体接地网中，多个垂直接地极穿透了接地网中许多不同电阻率的土。

(3)深层压力灌注接地降阻的原因

为充分利用下层较低土壤电阻率的地层来降阻，应多布置一些垂直电极。增设垂直电极可降低接触电压的原因是：① 垂直电极的引入，降低了地电位升(GPR)，而接触电压及跨步电压均与GPR有关；②增设垂直电极后，大部分故障电流通过垂直电极流入大地，相应减少了水平导体的散流量，因此，地表面的水平方向电流宽度大大减少，使得水平方向电场强度大大降低。

在有地下含水层的地方，接地体可能深入穿透水层，这时降阻的效果更好，此时可采用深水孔接地方式。它可利用自身的结构形成聚集地下水的空间和地下水运动通道，从而

改变接地极周围土壤的地下水分布，人为地增加接地极周围土壤的湿度，降低这部分土壤的电阻率。深孔接地不受气候、季节条件的影响，除了降阻以外，还可以克服场地窄小的缺点。

2．爆破接地技术

爆破接地技术是近几年提出的降低高土壤电阻率地区接地系统接地电阻的十分有效的方法。其工作原理：采用钻孔机在地中垂直钻直径为lOOmm、深度为几十米(在发、变电接地工程中，垂直接地极深度可达到lOOm以上)的孔，在孔中布置接地极，沿着孔的深度方向每隔一定距离安防一定量的炸药进行爆破，将岩石爆裂、爆松，然后用压力机将设成浆状的降阻剂压入深孔及爆破致裂的缝隙中，以达到通过降阻剂将地下大范围的土壤内部沟通，加强接地电极与土壤、岩石的接触，从而达到较大幅度降低接地电阻的目的。维持设备稳定运行、保证设备和人员安全。

B、推荐采用用铜质接地网替代镀锌钢

从中小型变电站接地网存在的问题分析来看，材料腐蚀是导致问题的关键。因此，在土壤腐蚀性的地区采用性能优异的铜质接地网，可以避免镀锌钢质接地网腐蚀所引起的问题。我们就铜质接地网与镀锌钢质接地网性能差异展开分析：

1．接地网材质的土壤腐蚀分析比较

金属土壤腐蚀形式有微电池腐蚀、宏电池腐蚀、杂散电流引起的腐蚀和微生物腐蚀。影响金属土壤腐蚀的因素众多，影响较大的因素主要有土壤电阻率、透气性、含水量、含盐量、PH值、温度等。土壤电阻率对阴阳两极距离较远的异种金属宏电池的腐蚀速度起着决定性作用，电阻率越大，腐蚀速度越小。土壤含氧量也是金属腐蚀的一个重要因素，空气渗透是土壤中氧气的主要来源。而土壤的孔隙度、土壤结构、含水量都将影响土壤透气性能。在紧密的土壤中氧的传递相对困难，金属的阴极反应也随之减慢，在疏松的土壤中，反应速度则加快。土壤含水量越高，则含气量越低。土壤盐分除对电阻率有影响外，对腐蚀的电化过程也有影响，含盐量越高，土壤腐蚀性越强。土壤的PH值有利于氢离子阴极去极化腐蚀，所以通常土壤PH值越小，酸度越大，腐蚀性越强。温度的升高，土壤导电率增加，氧的扩散速度增大，腐蚀加快。此外温度升至25~35~C时，微生物最适宜生长， 由微生物引起的腐蚀也加快。

铜在各种大气环境下都有很好的耐腐蚀性，这是由于铜在大气中在表面形成的腐蚀产物膜有保护作用，如CuCO 、Cu(OH)z、CuSO。、3Cu、3Cu(OH) 。在水中，矿物质能与所溶解的二氧化碳与氧化合，并在铜表面形成一种保护膜，因此铜在水中的腐蚀速率是低的。在干燥的土壤中，铜的腐蚀速度较慢，在含有氧化物、硫化物和有机物成分较大的土壤中则腐蚀速度相对大一些。铜在土壤的腐蚀速度大约是铁和低合金钢的1／5～1／10， 由此可见铜有优良的耐腐蚀性。

铜接地体的连接可采用放热焊接，焊点可达到与铜材完全一致的性能，是一种理想的连接方式，其方便快捷的操作、优秀的焊接质量是其它连接方式不可实现的。在国外，放热焊接已经通过UL标准严格论证，并被指定为接地系统中的埋地导体的连接方式。

钢接地体之间的连接均为传统的电弧焊方式， 高温电弧会破坏接地体接头部位镀锌层，焊接处必须进行防锈处理。从有关实验数据表明，防锈漆在焊接表面厚度要达到0．4mm，才能明显阻挡离子和气体，发挥防锈作用。因此镀锌工艺和施工工艺均存在隐患，严重影响接地网的耐腐蚀性能和寿命。

2．接地网材质其他性能的分析比较

与钢材相比，铜材具有优良的导电性、导热性和延伸性，在20℃时，铜的导电率是钢的8倍。铜的熔点为1083℃，短路时最高允许温度为450℃ ；而钢短路时最高允许温度为400℃。相同截面的铜材热稳定性是钢接地体的3倍。从肌肤效应看，铜材泄流能力是钢材的4倍。

土壤电阻率篇8

关键词：输电线路；接地；降阻措施

Abstract: the electrical equipment protection work for safety and grounding grounding systems play a crucial role. Below the power line project of lowering the grounding resistance methods of analysis and discussion.

Keywords: transmission lines; Grounding; Resistance reduction measures

中图分类号： TV734.3 文献标识码：A 文章编号：

0 前言

随着输电网与配电网不断发展，电气设备及避雷设施的接地情况显得尤为重要。在运行过程中，保护接地及工作接地对于安全运行起着至关重要的作用。在实际工程中，我们发现很多输电杆塔与配电变压器及其它需要接地装置的电气设备，接地阻值有的偏高，有的损坏严重，其主要原因有以下几个方面：一是接地运行时间过长，接地体腐蚀严重，尤其是焊接部位，腐蚀最为严重，造成接地电阻大；二是部分地区由于土质原因，土壤电阻率较大，即使按规程安装接地装置，接地电阻仍然较大；三是由于环境因素，人为破坏严重，接地装置被盗现象时有发生，造成电气设备无接地。由于种种原因，致使部分电气设备的接地装置达不到要求，给电气设备的运行带来了极大的安全隐患。如何降低输电线路接地体的接地电阻就成为一个尤为关键的问题。在雷季干燥时，不宜超过表1所列的数值。

表1有避雷线的线路杆塔的工频接地电阻

大多采用水平敷设的复合式人工接地体，其工频接地电阻的计算公式如下：

式中，R 为水平敷设的复合式人工接地装置的工频接地电阻（Ω）：d为水平接地体的直径或等效直径（m）；t 为水平接地体的埋设深度（m）；L为水平接地体的总长度（m）；ρ 为土壤电阻率（Ω•m）；A为形状系数，如表2所示。

表2水平接地体的形状系数

从上式可以看出，要在施工中降低接地电阻，可从加大接地体等效直径（选用大截面接地体）、加长接地体长度、加大接地体埋设深度、采用形状系数A高的接地体形状、降低土壤电阻率等方面进行考虑。

1．尽可能加长接地体长度

施工结束后，在接地电阻测量较大的情况下，加长接地体长度可以取得接地电阻明显降低的效果。结合工程实际运用，经过分析表明，当水平接地体长度增大时，电感的影响随之增大，从而使冲击系数增大；当接地体达到一定长度后，再增加其长度，冲击接地电阻也不再下降。一般说来，水平接地体的有效长度不应大于100m。

在确定降低接地电阻的具体措施时，应根据当地运行经验、气候状况、地质条件进行全面、综合的分析，通过比较，因地制宜地选择合理方案。在高土壤电阻率＞5000Ω•m的地区，由于普通型式的接地装置难以满足接地电阻不大于30Ω 的要求，往往设计采用连续伸长接地的措施。连续伸长接地的长度一般不宜小于450m，杆塔数不应少于 2 基，采取沿线路方向敷设1～2条连续伸长接地体。连续伸长接地措施适用于地势较为平坦且杆塔位之间无地面障碍物的地区。

2．用大截面接地体

水平埋设的接地体可采用 - 40mm的扁钢或直径为 10的圆钢。接地材料的选用要从能够加大接地体等效直径、导电性好的方面考虑，接地体可采用钢管、角钢、圆钢、扁钢等材料制成。垂直接地体可以成排布置，也可以作环形布置。水平接地体多呈放射形布置，也可成排布置或环形布置。垂直埋设的接地体可采用ф40mm～ф50mm 的钢管或∠40m×4m 至∠50m×5m的角钢。为了保证足够的机械强度，且要考虑到防腐蚀的要求。钢质接地体的最小尺寸如表3所示。

表3钢质接地体和接地线的最小尺寸

3．降低土壤电阻率

土壤电阻率是单位体积土壤含水量B的倒数和土壤中所含导电离子浓度A的倒数的函数，即： 也就是说，土壤电阻率的大小取决于土壤中导电离子的浓度和土壤中含水量。在高土壤电阻率地区，可采用以下方法降低接地电阻。

3.1．灌注工业盐水

通过盐水增加导电离子浓度来改良土壤特性就是灌注工业盐水的工作原理，降低土壤的电阻率。如刚灌注工业盐水时，测量其接地电阻值控制在 30Ω 以内，在时隔 3 个月以后，再次测量，接地电阻值大部分都在50Ω 左右。由于工业盐水的时效性较差，只能在较短的时间内提高土壤导电率，并不能根本解决问题。分析其原因，主要是由于工业盐水本身的时效性所致。

3.2．用接地电阻降阻剂

采用降阻剂是对降低接地装置电阻的有效方法，在接地极周围敷设了降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸、降低与周围大地介质之间的接触电阻的作用，因而能在一定程度上降低接地极的接地电阻。降阻剂用于小面积的集中接地、小型接地时，其降阻效果较为显著。

降阻剂是由几种物质配制而成的化学降阻剂，具有导电性能良好的强电解质和水分。这些强电解质和水分被网状胶体所包围，网状胶体的空格又被部分水解的胶体所填充，使它不致于随地下水和雨水而流失，因而能长期保持良好的导电作用。这是目前采用的一种较新和积极推广普及的方法。

3.3．深埋接地极

当地下深处的土壤或水的电阻率较低时，可采取深埋接地极来降低接地电阻值。该方法对含砂土壤最有效果。据有关资料记载，在 3m深处的土壤电阻系数为 100%，4m深处为 75%，5m 深处为 60%，6.5m 深处为 50%，9m 深处为20%，这种方法可以不考虑土壤冻结和干枯所增加的电阻系数，但是施工困难，土方量大，造价高，在岩石地带困难更大。

3.4．外引接地体法

在土壤电阻率高的地区，当采用放射形接地装置时，如在杆塔基础附近（在放射形接地体每根最大长度的1.5倍范围内）有土壤电阻率较低的地带，如水井、泉眼、水沟、河边、水库边、耕地等土壤含水量较大的地方，可采用外引接地的措施，将接地体埋设在电阻率低的地方，用以降低电阻。

4．使用形状系数高接的形式

在放射型接地体施工时，为减少相邻接地体的屏蔽作用，垂直接地体的间距不应小于其长度的 2倍，分支越多的接地体，其形状系数就越高，接地体的工频电阻也就越小。水平接地体的间距根据具体情况确定，但不宜小于 5m。可参见表2。

接地设计和施工时，尽量考虑多射线，以塔基为中心，放射性的接地形式。而当两基铁塔较近时，还可以考虑将两基铁塔的接地网连接起来，以提高接地体的形状系数，从而降低接地电阻。

5．接地体埋设深度加大

接地电阻的大小与接地体的埋设深度密切相关。故在接地体施工中接地体的埋设深度一般按如下原则进行：山地不小于 0.6m，水田、耕地不小于0.8m，岩石不小于0.3m。

但在实际施工中，如大面积的加大接地体的埋设深度，必将加大施工难度和施工成本。而加大接地体埋设深度这一措施可以选用垂直接地体与水平接地体相结合的方式实施，效果也是非常明显的。

结语

综上所述，良好的接地装置是电网安全稳定运行的重要保证，因此作为输变电工程的隐蔽项目的接地装置，为保证其工程质量及使用寿命，需要对以上各个环节加强质量管理和周期性运行维护工作，从根本上防止因接地装置而发生的电网事故。