常用土壤计算用电阻率
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土壤电阻率详解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md为钢管或圆钢直径,单位mRj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mb为扁钢厚度,单位mh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。
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ΩcmU为测量电压,单位VI为测量电流,单位Aa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。
附录 A (资料性附录)土壤和水的电阻率参考值附 录 B (资料性附录)深度变化法土壤模型分析典型实例接地棒的打入深度为l 1至l n ,表B.1显示了一组样本的测量值。
与l 相比接地棒的半径r 很小,可利用式(3)计算每一个测量值对应的视在电阻率。
式(3)的推导是基于均匀土壤电阻率的假设,所以计算的视在土壤电阻率为近似值。
埋在均匀土壤中的接地棒接地电阻的计算公式为:2ln 2l R l rρπ=(1) 或4[ln()1]2lR l rρπ=- (2) 式中:ρ ——视在土壤电阻率; R ——接地棒接地电阻; r ——接地棒半径; l ——接地棒埋深。
不同的近似值选用不同的公式。
推导出视在电阻率的公式为:24ln()1a R l l rπρ=- (3)将与对应的l 值绘成曲线,可看出土壤电阻率随埋深变化的情况。
假设表B.1的现场测试数据得出如图B.1(a)和B.1(b)所示的曲线。
这些曲线通过数学推导拟合了双层土壤模型。
从曲线可知,图B.1(a)所示的土壤构造至少可分为两层。
在上层土壤(深0m~6m ),土壤电阻率接近300 Ω·m 。
下层土壤导电性更好,土壤电阻率接近100 Ω·m 。
因此,可直观地建立一个两层土壤模型。
在图B.1(b)中,上层土壤的深度约为6 m ,土壤电阻率约为100Ω·m 。
然而,从曲线上无法直观地得到下层土壤的真实值。
下层的土壤电阻率看似接近于250Ω·m ,而其真实值却为300Ω·m 。
通过增加测量次数有助于获得每一层的土壤电阻率,但每一层土壤的厚度有时很难确定,而且极棒埋深继续增大可能较困难且导致成本增加。
此时,可根据所测的数据,用数值分析方法或借助专用计算软件获得等效土壤模型效果更好。
表B.1 用于推导双层土壤模型的三点法现场测量值050100150200250300350`10203040505010015020025001020304050接地棒打入深度(m )视在土壤电阻率与接地棒打入深度之间的关系视在土壤电阻率与接地棒打入深度之间的关系接地棒打入深度(m )视在土壤电阻率(Ω·m )12=300=100 6.1h ρρ=,,12=300=100 6.1h ρρ=,,(a ) (b )图B.1 深度与数学推导的现场测量值的关系曲线。
在不同土质下土壤电阻率参考表
在前面我们也讲过土壤电阻率为设计地网电阻提供重要的参考依据,是在地网结构设计之前进行取样测量,土壤电阻率是否准确是受土质结构和性质不同的影响,不同形式的土壤其导电性是不同,比如:多雨地区,沙漠地区和盐碱地带,其次,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,下面提供泥土和沙土下土壤电阻率参考表(仅供参考)。
土壤电阻率参考表1205A
上图是一般性泥土的电阻率,但不包括含砂泥土,多石土壤,土碳,砂质粘土等,如果需要更完整的信息,可查阅电力预防性试验相关性的手册。
1205B
上图是一般性泥土的电阻率,但不包括含花岗石,多岩山,碎石和深度大于10米的多岩石软质粘土等。