土壤電阻率測(cè)試儀的測(cè)量方法
土壤電阻率是接地工程的重要參數(shù)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)、計(jì)算接地裝置時(shí)應(yīng)首先測(cè)量當(dāng)?shù)氐耐寥离娮杪剩⒏闱逋寥缆试诘孛嫠礁鞣较虻淖兓约按怪狈较虻淖兓?guī)律，以使用最小的投資達(dá)到的設(shè)計(jì)結(jié)果。
一、三極法測(cè)量土壤電阻率(工程實(shí)際中很少采用)
在需要測(cè)土壤電阻率的地方，埋入幾何尺寸為己知的接地體，按電壓電流法測(cè)出接地體的接地電阻。
測(cè)量采用的接地體為一根長(zhǎng)3m，直徑50mm的鋼管；或長(zhǎng)3m，直徑25mm的圓鋼；或長(zhǎng)10～15m，40mm×4mm的扁鋼，其理入深度0.7～1.0m。
采用垂直打入土中的圓鋼，測(cè)量接地電阻時(shí)，電壓極距電流極和被測(cè)接地體20m遠(yuǎn)即可。測(cè)得接地電阻后，由下式即可算出該處土壤電阻率。即
ρ＝(2πιrg)／[1n(4ι／d)]
式中ρ——土壤電阻率，ω·m;
ι——鋼管或圓鋼埋入土壤的深度，m;
d——鋼管或圓鋼的外徑m；
rg——接地體的實(shí)測(cè)電阻，ω。
用扁鋼作水平接地體時(shí)，土壤的電阻率按下式計(jì)算，即
ρ＝(2πl(wèi)rg)／[1n(l2／bh)]
式中ρ——土壤電阻率，ω·m;
l——接地體的總長(zhǎng)度，m;
h——扁鋼中心線離地面的距離，m;
b——扁鋼寬度，m;
rg——水平接地體的實(shí)測(cè)電阻，ω。
用三極法側(cè)量土壤電阻率時(shí)，接地體附近的土壤起著決定性作用，所測(cè)的土壤電阻率，在很大程度上僅反映了接地體附近的土壤電阻率。
所測(cè)得的接地電阻rg中，還包括了接觸電阻在內(nèi)，從而引起較大誤差。此外，由于地的層狀或剖面結(jié)構(gòu)，用上述方法換算出來(lái)的等值電阻率，只能是對(duì)應(yīng)于被測(cè)接地體的尺寸和埋設(shè)狀況的地的等值電阻率。這個(gè)等值電阻率對(duì)于不同類(lèi)型和尺寸的接地體來(lái)說(shuō)，差別是很大的，因而這種方法在工程實(shí)際中很少采用。
二、四極法測(cè)量土壤電阻率
采用四級(jí)法測(cè)量土壤電阻率時(shí)，其接線如圖1-1所示。
圖1-1 四極法測(cè)地壤電阻率的試驗(yàn)接線圖
由外側(cè)電極c1、c2通入電流i，若電極的埋深為ι，電極間的距離為aι，則c1、c2電極使p1、p2上出現(xiàn)的電壓分別為：
u2＝ρi／2π[1／α－1／2α]
u'2＝ρi／2π[1／2α－1／α]
而兩極間的電位差為：
u2－u'2＝ρι／2πα
因此ρ＝[2πα(u2－u'2)]／i＝2πα(u／i)＝2παrg(1-1)
式中ρ——土壤電阻率，ω·m;
a——電極間的距離，m;
u——p1、p2點(diǎn)的實(shí)測(cè)電壓，v；
rg——實(shí)測(cè)土壤電阻，ω。
由式(1-1)可知，當(dāng)a己知時(shí)，測(cè)量p1、p2兩極間的電壓和流過(guò)的電流，即可算出土壤的電阻率。
四極法測(cè)得的土壤電阻率，與電極間的距離a有關(guān)，當(dāng)a不大時(shí)所測(cè)得的電阻率，僅為大地表層的電阻率，其反映的深度隨a的增大而增加。一般測(cè)得的ρ值是反映0.75a深處的數(shù)值。
具有四個(gè)端頭的接地電阻測(cè)試儀，均可用于四極法測(cè)量土壤的電阻率。
用四極法測(cè)量土壤電阻率時(shí)，電極可用四根直徑2cm左右，長(zhǎng)0.5～1.0m的圓鋼或鋼管作電極，考慮到接地裝置的實(shí)際散流效應(yīng)，極間距離可選取20m左右，埋深應(yīng)小于極間距離的1/20。測(cè)量變電所的ρ值時(shí)，應(yīng)取3～4點(diǎn)以上測(cè)量數(shù)的平均值作為測(cè)量值。
用以上方法測(cè)出的土壤電阻率，不一定是一年中的最大值，所以應(yīng)按下式進(jìn)行校正。
ρmax＝ψρ
式中ρmax——土壤最大電阻率，ω·m;
ρ——實(shí)測(cè)土壤電阻率，ω·m;
ψ——考慮到土壤干燥的季節(jié)系數(shù)，其值如表1-1所示，測(cè)量時(shí)如大地比較干燥，則取表中的較小值，比潮濕時(shí)，則取較大值：
表1-1 季節(jié)系數(shù)的選取范圍表
表1-1 季節(jié)系數(shù)的選取范圍表
埋深/m 水平接地體 長(zhǎng)2-3m垂直接地體 埋深/m 水平接地體 長(zhǎng)2-3m垂直接地體
0.5 1.4～1.8 1.2～1.4 2.5～3.0 1.0～1.1 1.0～1.1
0.8～1 1.25～1.45 1.15～1.3 - - -
注：測(cè)量時(shí)，如果土壤比較干燥，計(jì)算時(shí)采用表中較小的ψ值；土壤比較潮濕，則采用較大ψ值。
注：測(cè)量時(shí)，如果土壤比較干燥，計(jì)算時(shí)采用表中較小的ψ值；土壤比較潮濕，則采用較大ψ值。
三、用四極法測(cè)量時(shí)有以下注意事項(xiàng)
1.對(duì)于已運(yùn)行的變電所測(cè)土壤電阻率時(shí)，因電流要受到地中水平接地體的影響，因而測(cè)量時(shí)要找土質(zhì)相同的遠(yuǎn)離接地網(wǎng)的地方進(jìn)行。
2.為了全面的了解電阻率的水平方向的分布情況，要在被測(cè)試的范圍內(nèi)找不同的4～6點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。
3.為了了解土壤的分層情況，應(yīng)改變幾種不同的a值進(jìn)行測(cè)量，比如a＝10、20、30、50m等。
4.測(cè)土壤電阻率時(shí)盡量避開(kāi)地下的管道等，以免影響測(cè)試結(jié)果。
5.不要在雨后土壤較濕時(shí)測(cè)土壤電阻率。
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測(cè)量采用的接地體為一根長(zhǎng)3m，直徑50mm的鋼管；或長(zhǎng)3m，直徑25mm的圓鋼；或長(zhǎng)10～15m，40mm×4mm的扁鋼，其理入深度0.7～1.0m。
采用垂直打入土中的圓鋼，測(cè)量接地電阻時(shí)，電壓極距電流極和被測(cè)接地體20m遠(yuǎn)即可。測(cè)得接地電阻后，由下式即可算出該處土壤電阻率。即
ρ＝(2πιrg)／[1n(4ι／d)]
式中ρ——土壤電阻率，ω·m;
ι——鋼管或圓鋼埋入土壤的深度，m;
d——鋼管或圓鋼的外徑m；
rg——接地體的實(shí)測(cè)電阻，ω。
用扁鋼作水平接地體時(shí)，土壤的電阻率按下式計(jì)算，即
ρ＝(2πl(wèi)rg)／[1n(l2／bh)]
式中ρ——土壤電阻率，ω·m;
l——接地體的總長(zhǎng)度，m;
h——扁鋼中心線離地面的距離，m;
b——扁鋼寬度，m;
rg——水平接地體的實(shí)測(cè)電阻，ω。
用三極法側(cè)量土壤電阻率時(shí)，接地體附近的土壤起著決定性作用，所測(cè)的土壤電阻率，在很大程度上僅反映了接地體附近的土壤電阻率。
所測(cè)得的接地電阻rg中，還包括了接觸電阻在內(nèi)，從而引起較大誤差。此外，由于地的層狀或剖面結(jié)構(gòu)，用上述方法換算出來(lái)的等值電阻率，只能是對(duì)應(yīng)于被測(cè)接地體的尺寸和埋設(shè)狀況的地的等值電阻率。這個(gè)等值電阻率對(duì)于不同類(lèi)型和尺寸的接地體來(lái)說(shuō)，差別是很大的，因而這種方法在工程實(shí)際中很少采用。
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采用四級(jí)法測(cè)量土壤電阻率時(shí)，其接線如圖1-1所示。
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u2＝ρi／2π[1／α－1／2α]
u'2＝ρi／2π[1／2α－1／α]
而兩極間的電位差為：
u2－u'2＝ρι／2πα
因此ρ＝[2πα(u2－u'2)]／i＝2πα(u／i)＝2παrg(1-1)
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a——電極間的距離，m;
u——p1、p2點(diǎn)的實(shí)測(cè)電壓，v；
rg——實(shí)測(cè)土壤電阻，ω。
由式(1-1)可知，當(dāng)a己知時(shí)，測(cè)量p1、p2兩極間的電壓和流過(guò)的電流，即可算出土壤的電阻率。
四極法測(cè)得的土壤電阻率，與電極間的距離a有關(guān)，當(dāng)a不大時(shí)所測(cè)得的電阻率，僅為大地表層的電阻率，其反映的深度隨a的增大而增加。一般測(cè)得的ρ值是反映0.75a深處的數(shù)值。
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式中ρmax——土壤最大電阻率，ω·m;
ρ——實(shí)測(cè)土壤電阻率，ω·m;
ψ——考慮到土壤干燥的季節(jié)系數(shù)，其值如表1-1所示，測(cè)量時(shí)如大地比較干燥，則取表中的較小值，比潮濕時(shí)，則取較大值：
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埋深/m 水平接地體 長(zhǎng)2-3m垂直接地體 埋深/m 水平接地體 長(zhǎng)2-3m垂直接地體
0.5 1.4～1.8 1.2～1.4 2.5～3.0 1.0～1.1 1.0～1.1
0.8～1 1.25～1.45 1.15～1.3 - - -
注：測(cè)量時(shí)，如果土壤比較干燥，計(jì)算時(shí)采用表中較小的ψ值；土壤比較潮濕，則采用較大ψ值。
注：測(cè)量時(shí)，如果土壤比較干燥，計(jì)算時(shí)采用表中較小的ψ值；土壤比較潮濕，則采用較大ψ值。
三、用四極法測(cè)量時(shí)有以下注意事項(xiàng)
1.對(duì)于已運(yùn)行的變電所測(cè)土壤電阻率時(shí)，因電流要受到地中水平接地體的影響，因而測(cè)量時(shí)要找土質(zhì)相同的遠(yuǎn)離接地網(wǎng)的地方進(jìn)行。
2.為了全面的了解電阻率的水平方向的分布情況，要在被測(cè)試的范圍內(nèi)找不同的4～6點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。
3.為了了解土壤的分層情況，應(yīng)改變幾種不同的a值進(jìn)行測(cè)量，比如a＝10、20、30、50m等。
4.測(cè)土壤電阻率時(shí)盡量避開(kāi)地下的管道等，以免影響測(cè)試結(jié)果。
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