土壤电阻率的测量方法

土壤电阻率是接地工程的重要参数，我们在设计、计算接地装置时应首先测量当地的土壤电阻率，并搞清土壤率在地面水平各方向的变化以及垂直方向的变化规律，以使用最小的投资达到最理想的设计结果。

一、三极法测量土壤电阻率(工程实际中很少采用)

在需要测土壤电阻率的地方，埋入几何尺寸为己知的接地体，按电压电流法测出接地体的接地电阻。

测量采用的接地体为一根长3m，直径50mm的钢管；或长3m，直径25mm的圆钢；或长10～15m，40mm×4mm的扁钢，其理入深度0.7～1.0m。

采用垂直打入土中的圆钢，测量接地电阻时，电压极距电流极和被测接地体20m远即可。测得接地电阻后，由下式即可算出该处土壤电阻率。即

       ρ＝(2πhR_g)／[1n(4h／d)]

式中 ρ——土壤电阻率，Ω·m;

          h——钢管或圆钢埋入土壤的深度，m;

          d——钢管或圆钢的外径m；

          R_g——接地体的实测电阻，Ω。

用扁钢作水平接地体时，土壤的电阻率按下式计算，即

       ρ＝(2πLR_g)／[1n(L²／bh)]

式中 ρ——土壤电阻率，Ω·m;

       L——接地体的总长度，m;

       h——扁钢中心线离地面的距离，m;

       b——扁钢宽度，m;

       R_g——水平接地体的实测电阻，Ω。

用三极法侧量土壤电阻率时，接地体附近的土壤起着决定性作用，所测的土壤电阻率，在很大程度上仅反映了接地体附近的土壤电阻率。

所测得的接地电阻R_g中，还包括了接触电阻在内，从而引起较大误差。此外，由于地的层状或剖面结构，用上述方法换算出来的等值电阻率，只能是对应于被测接地体的尺寸和埋设状况的地的等值电阻率。这个等值电阻率对于不同类型和尺寸的接地体来说，差别是很大的，因而这种方法在工程实际中很少采用。

二、四极法测量土壤电阻率

采用四级法测量土壤电阻率时，其接线如图1-1所示。

由外侧电极C₁、C₂通入电流I，若电极的埋深为h，电极间的距离为ah，则C₁、C₂电极使P₁、P₂上出现的电压分别为：

       U₂＝ρI／2π[1／α－1／2α]

       U'₂＝ρI／2π[1／2α－1／α]

而两极间的电位差为：

       U₂－U'₂＝ρh／2πα

因此ρ＝[2πα(U₂－U'₂)]／I＝2πα(U／I)＝2παR_g       (1-1)

式中 ρ——土壤电阻率，Ω·m;

       a——电极间的距离，m;

       U——P₁、P₂点的实测电压，V；

       R_g——实测土壤电阻，Ω。

由式(1-1)可知，当a己知时，测量P₁、P₂两极间的电压和流过的电流，即可算出土壤的电阻率。

四极法测得的土壤电阻率，与电极间的距离a有关，当a不大时所测得的电阻率，仅为大地表层的电阻率，其反映的深度随a的增大而增加。一般测得的ρ值是反映0.75a深处的数值。

具有四个端头的接地电阻测试仪，均可用于四极法测量土壤的电阻率。

用四极法测量土壤电阻率时，电极可用四根直径2cm左右，长0.5～1.0m的圆钢或钢管作电极，考虑到接地装置的实际散流效应，极间距离可选取20m左右，埋深应小于极间距离的1/20。测量变电所的ρ值时，应取3～4点以上测量数的平均值作为测量值。

用以上方法测出的土壤电阻率，不一定是一年中的最大值，所以应按下式进行校正。

       ρ_max＝ψρ

式中 ρ_max——土壤最大电阻率，Ω·m;

       ρ——实测土壤电阻率，Ω·m;

       ψ——考虑到土壤干燥的季节系数，其值如表1-1所示，测量时如大地比较干燥，则取表中的较小值，比潮湿时，则取较大值：

埋深/m	水平接地体	长2-3m垂直接地体	埋深/m	水平接地体	长2-3m垂直接地体
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：测量时，如果土壤比较干燥，计算时采用表中较小的ψ值；土壤比较潮湿，则采用较大ψ值。

三、用四极法测量时有以下注意事项

1.对于已运行的变电所测土壤电阻率时，因电流要受到地中水平接地体的影响，因而测量时要找土质相同的远离接地网的地方进行。

2.为了全面的了解电阻率的水平方向的分布情况，要在被测试的范围内找不同的4～6点进行测量。

3.为了了解土壤的分层情况，应改变几种不同的a值进行测量，比如a＝10、20、30、50m等。

4.测土壤电阻率时尽量避开地下的管道等，以免影响测试结果。

5.不要在雨后土壤较湿时测土壤电阻率。