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土壤电阻率范文1
关键词：K-2127B土壤电阻率测试仪 土壤电阻率及接地电阻测试原理 使用中注意的问题
中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（c）-0123-01
土壤电阻率是评估接地电阻值的重要依据，接地电阻值是衡量接地装置是否合格的重要因素。K-2127B土壤电阻率测试仪已经在各防雷中心广泛应用于土壤电阻率和接地电阻的测量，合理利用该仪器可以显著提升检测工作的科学性和效率。
1 K-2127B土壤电阻率测试仪适用范围
1.1 测量小型接地体接地电阻
K-2127B土壤电阻率测试仪属小电流测量法。可以测量外部干扰电压小于20 V的接地电阻，最大测量电阻1.99 kΩ，不能测量发电厂、变电所、中波发射天线等大中型地网。土壤电阻率测量电极距离最大30 m/90ft，最大测量电阻率1999 kΩm。
1.2 抗干扰能力强
K-2127B土壤电阻率测试仪可选50Hz或者60 Hz频率进行测量，具有较强的抗干扰能力，当测量回路中存在较强干扰电流时，测量结果会在LCD显示屏上提示告警；可以自动去除检测线的线阻，可以自动储存250个测量结果并带有RS232数据接口可以直接连接PC分析软件进行测量数据处理。
2 K-2127B土壤电阻率测试仪原理
2.1 接地电阻测试原理
电阻测试原理为四极法[1][2]，四极法是在三极法的基础上在被测电极附近再插入一个辅助电压极，这样可以有效地消除引线上产生的互感，并且通过倒相能消除地中干扰电流影响。将H（RC）极和S（RP）极插入地表，E极和ES极接被测接地装置地网，黑色导线与E端相连，H（RC）和蓝，S（RP）和红。将接地棒插在地表湿润的地方，如在干燥或多石或沙地可洒上一些水使其变得潮湿一些，遇到水泥地等无法插入的地方（不适用柏油地面）可以将接地极横放的地面上，铺两块钢板（250mm×250mm）洒上足够的盐水。测量时将旋转开关从“OFF”位旋转到“REARTH”等到LCD显示屏出现“- - -”便可按下“START”进行测量，如果测量结果没有显示条件告警“！”说明属于正常测量。
2.2 土壤电阻率测试原理
土壤电阻率测试是采用等距法或温纳（Wenner）法，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，得到被测场地的土壤电阻率。
ρ=2πaR （1）
式中：a为电极间距离；R为工频接地电阻值；ρ为土壤电阻率
测量时将旋转开关从“OFF”位旋转到“ρEARTH”位在LCD显示屏出现“- - -”后，按向上或向下键选择好两电极之间的距离a后按下“START”键设置好距离参数后再按一次“START”键进行测量，如果测量结果没有显示条件警告“！”说明属于正常测量。需要注意的是每次两电极距离a改变后均要修改仪器中两电极距离参数。
3 仪器使用中应该注意的问题
（1）接地电阻测量时电流极的位置必须大于地网最长直线距离的5倍以上并且使接地极处于零电位状态。
（2）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 m，最大的极间距离30 m/90ft。四根极棒布设在一条直线上，极棒的间距相等为a；接线时，极棒与仪表上接线端子的连接顺序不能颠倒；各极棒的打入地下深度不应超过极棒间距a的1/20；为避免地下埋设的金属物对测量造成的干扰，在了解地下金属物位置的情况下，可将接地棒排列方向与地下金属物（管道）走向呈垂直状态。
温纳法测试后经得出的土壤电阻率计算值应根据测量时的情况进行季节系数修正。
计算接地装置的土壤电阻率时，应取雷雨季节中无雨水时最大的土壤电阻率，一般按下式计算：
（2）
式中：为季节系数；为实测值；为计算值。
在计算接地电阻时，实测的土壤电阻率，要乘以季节系数、或进行修正。
（3）在接地电阻或土壤电阻率测量中，显示结果出现告警原因主要有以下几种：电压极和电流极位置不正确；外部电压过高大于20V a.c/d.c；接地电阻过高大于50KΩ；噪声干扰太大。
（4）当仪器与pc连接时必须确保仪器在关机状态；长时间不使用或仪器复位时必须把电池内干电池取出，以免电池液腐蚀损坏仪器。
4 结语
土壤电阻率是估算接地电阻，防雷设计的重要参数，还是分析雷电灾害事故、进行雷击风险评估、总结防雷经验的重要参考，接地电阻的测试值的准确性，是我们判断接地是否良好的重要因素之一，我们工作中一定要了解仪器性能、正确使用仪器，科学制定测量方法和科学得出准确数据。
参考文献
土壤电阻率范文2
【关键词】变电站；接地电阻；降阻措施
1 高土壤电阻率地区变电站降阻的背景和意义
随着社会经济的不断发展，人们对电力的需求量越来越大。为满足经济发展需要，电网建设投入增加。新建变电站在选址、选线时，为了避免占用农田保护区，目前大多都会选在山岗或丘陵等高土壤电阻率地带上，随之而来的是变电站接地网采用常规设计施工方法接地电阻很难达到运行规程要求。如果达不到规程规范要求，变电站发生接地短路时、设备接触电压以及跨步电压将对设备安全和工作人员的人身安全带来了巨大的潜在威胁。基于此，对于山区高电阻率地区的变电站实施一些有针对性的降阻措施，保证变电站设备运行和人身安全具有十分重要的意义。
2 对变电站接地网优化和降阻研究概况
过去的三十年间，随着科学技术的飞速发展，在接地系统电气参数的测算中，使用了各种新型的分析软件，基于计算机技术的矩量法、复镜像法、边界元法、基数镜像法以及纯数值计算方法等各种数值分析方法也得到了广泛的应用，为接地系统电气参数计算的准确性提供了科学的保障。如今，变电站的接地技术已经集电气安全、电气工程、地质勘探、测量技术、电磁场理论以及数值计算方法等学科于一身，发展成为了一门综合学科。
从总体上来看，变电站的接地技术有三个明显的发展趋向，即（1）在接地设计时过往只片面强调对接地电阻的控制，现在在此基础上更加关注跨步电压和接触电压等关乎人身安全的问题；（2）在进行接地设计时，过去是以均匀土壤模型和经验公式为设计基础，现在是以分层土壤模型为基础，设计更加科学；（3）针对接地系统的降阻措施也更加丰富，过去普遍采用扩大接地网面积的方法，现在则在掌握具体的土壤构成的基础上，更多的采用更加有针对性的深井垂直接地极的方法。
3 变电站接地装置的优化设计概述
为了均匀接地系统中导体的散流电流密度，均匀接地系统上部地表的电位分布，提升导体的利用效率，需要对接地装置进行优化设计。在优化设计时，应当在有接地系统的基础上，对水平地网中接地导体的间距实施科学的布局，这样可以最大限度的保障设备安全运行以及工作人员的人身安全。上世纪七十年代，加拿大科学家率先开始了对接地系统优化设计的研究，随后德国一所大学的教授提出了对接地导体的间距实施不等布置的设计方法。国内在这方面的研究起步相对较晚，在上世纪八十年代，重庆大学高压教研室的一个科研小组就均匀土壤中采用不等间距布置接地网均压导体的规律进行了细致的研究，通过大量的模拟试验和计算分析，最终发现了具体的不等间距布置规律。随后，国内的许多学者相继在水平双层土壤中大型接地网的优化设计布置以及均匀土壤中大型接地网的优化布置领域取得了可喜的研究成果。然而，一直以来，无论是在国内还是国外的电力行业规范中，都尚未有复杂土壤环境下，怎样进行接地系统优化设计的明确规定。
4 降低接地电阻的方法
4.1 扩大地网面积
由于接地电阻值与接地网的面积成反比，扩大地网面积是较为常用的降低接地电阻的方法。因此，接地电阻的数值在很大程度上受制于接地网面积的大小。然而，一旦土壤的电阻率偏高，达2000欧以上，采用扩大地网面积的方法也很难达到降低接地电阻的目的。尤其是在地理环境恶劣的山区，在变电站的建设过程中，往往会遇到没有扩大地网面积所需的地形的情况，这就需要发散思维，把解决的办法寄托在变电站周围更大的空间去，勘察出土壤电阻率相对较低的地区，将水平接地导体延伸到这里，并设立额外的接地网，以达到降低接地电阻的目的。
4.2 设置水下接地网
为了有效的降低接地电阻，如果变电站旁边有池塘、水库、河流、小溪等可以利用的水源，也可以在水下、水底和岸边建立地网。为保证运行安全可靠，防止遭受破坏与腐蚀，接地体及连接线一般埋深1.2～1.5m。
4.3 引外接地装置
根据相关规范的要求，当变电站附近2km范围内有电阻率较低的土壤时，也可以设置引外接地装置，并用2～3根水平接地线将其和变电站的人工接地网连接起来。如果一处引外接地装置不能将接地电阻降到合格值，综合考虑经济和技术因素，也可以增设多处引外接地装置。
4.4 填充降阻剂
研究表明，接地电阻的大小除了受到接地网面积的影响，还和所接地土壤的电阻率也有着直接的关系。改变所接地土壤的电阻率，可以通过向土壤中添加降阻剂的方法来实现。降阻剂可以分为树脂降阻剂、膨润土降阻剂以及稀土降阻剂等多种类型。需要指出的是，添加降阻剂的方法可以和扩大地网面积、引外接地等方法同时进行，以便更好地达到降阻的目的。
4.5 深井垂直接地极法
研究表明，土壤电阻率是有分层次的，不同的地表深道有不同的视电阻率，在进行变电站地网设计时，要先用地质勘探仪在变电站地网布点上不同位置测量出土壤不同层次的土壤视电阻率，利用深井垂直接地极达到最佳土壤层。
5 变电站降阻措施在工程上应用的比较
上述的各种方法，在工程上都有应用，在变电站地网设计时，要根据变电站站址地形地貌进行综合考虑或混合使用。扩大地网面积：施工比较简单，但受地形地貌限制。设置水下接地网和引外接地装置：施工降阻措施较简单，但对周边的农业生产有一定影响，还有可能带来安全问题，容易受到破坏，当受到破坏未及时发现修复，在雷雨季节或设备发生接地事故（故障）时还可能造成扩大事故。填充降阻剂：填充降阻剂是增大接地体的接触面积从而达到降低接地电阻效果，但降阻剂使用不同的厂家可能出现的效果差别较大。深井垂直接地极法：是先利用地质勘探仪找出土壤断面层最小的土壤电阻率，并将接地体引伸达到快速散流的目的，施工难度较高，要求施工单位要有一定的施工作业经验。
根据《电力设备过电压保护设计规程》SDJ7-79要求，110kV及以上变电站的接地电阻小于0.5欧的。因此在变电站地网设计施工时，除要满足接触电压、跨步电压验算要求外，一般500kV、220kV敞开式变电站占地面积较大（占地约30～100亩），实施降阻措施满足接地电阻要求时，都尽可能在变电站围墙内完成。
6 结束语
综上所述，在山区高土壤电阻率地区，变电站的接地网设计施工是否达到规程要求，直接影响着电气设备的安全运行以及工作人员的人身安全，因此一直是研究人员进行优化设计的重点项目。在进行变电站接地系统的优化设计时，应当结合当地土壤的实际构成，利用可以利用的地形，选择最为合适的降阻措施。
参考文献：
[1]李景禄，杨廷方，周羽生.接地降阻剂应用及存在问题分析[J].高电压技术，2004（03）.
[2]庄池杰，曾嵘，张波，何金良.高土壤电阻率地区变电站接地网设计思路[J].高电压技术，2008（05）.
[3]许非吾，张亮，刘义华，金祖山.500kV 兰亭变电所接地网降阻改造[J].高电压技术，2008（04）.
土壤电阻率范文3
关键词：基础钢筋利用率；土壤电阻率；接地电阻；自然接地体
Abstract: In this paper, the grounding resistance of the formula in the basis of derivation, Urumqi, building foundations reinforced utilization and the grounding resistance of the formula obtained under different soil conditions, and the formula.
Keywords: reinforced the basis of utilization; soil resistivity; grounding resistance; natural grounding
中图分类号：TM473文献标识码： A 文章编号：
乌鲁木齐市建筑物特别是高层建筑日益增多，把建筑物混凝土基础中的钢筋用作自然接地体已经非常广泛,但是建筑物基础钢筋的利用率与接地电阻的关系研究还是一个空白。工程中，在设计自然接地体时缺少一个定量的计算而致使许多建筑物的接地设计结果中都需外加人工接地体。为能够给设计部门提供一个参考值,减少一些不必要的人力、物力和财力的损失，针对不同的土壤电阻率，建筑物基础钢筋利用率与接地电阻的关系研究是很必要的。
1自然接地体
自然接地体是指具有兼作接地功能的但不是为此目的而专门设置的与大地有良好接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土中的钢筋、埋地金属管道和设施等的统称 [1] 。
自然接地体优点很多，如耐腐蚀性能好、需要投入资金少、使用性能良好等特点。因此，自然接地体成为建筑物接地的首选方式 [2] 。
1.1建筑物基础用作防雷条件
当建筑物基础内的两根位置为对角的主钢筋作引下线时，其直径要求大于等于12mm。连接钢筋通常采用绑扎法或焊接法，对于引下线和外引连接板之间的连接应该使用焊接 [3]。
建筑物基础内钢筋作为自然接地体时需要注意以下几点内容：
(1) 闭环由桩基和建筑物基础内的钢筋组成，若不存在基础钢筋时， 连接体可以利用40mmx4mm镀锌扁钢进行替代。在条件允许时，在进行施工时可以将有混凝土桩内包含的所有钢筋与闭环连接。
(2)当只有一根钢筋用作接地装置时，其半径不应大于等于5mm。通常在施工时，如前文所述利用基础两根主钢筋作接地体。
(3)建筑物基础内的钢筋作为接地体．则该建筑物基础内的钢筋深度应在地面以下深度不小于0.5m。
(4)当基础钢筋作被用作自然接地体时，接地电阻≤10Ω，但其它接地系统共用接地体时，接地电阻应≤lΩ[4]。
1.2基础钢筋做自然接地体
自然接地体与人工接地体相比，自然接地体表现出了很多的优点，具体论述如下：
制作方便。自然接地体充分利用了基础钢筋和钢筋混凝土柱内的钢筋，通过焊接将二者连接，组成引下线。在需要引出时，直接将钢筋或者扁钢焊接上即可。
节约钢材。自然接地体充分利用了基础和柱内的钢筋，极大的节省了人工接地体需要的额外钢材，因此大量节约了钢材。
安全可靠，不易损坏。自然接地体利用建筑物的基础钢筋，由于基础钢筋在建筑物中起到了至关重要的作用，在设计时对其有特定规范。因此自然接地体安全可靠，不易损坏。
应用范围广。在各种功能的建筑物中均可使用，使用范围广，同时局限性小 [5]。
2接地电阻
接地装置属于隐蔽工程。接地电阻就是土壤中有电流从接地体流入时，所反应出来的电阻值。
2.1建筑物接地电阻的要求
建筑物接地可以根据GB 50057-1994规范来进行划分，一共可以被分为三种：
A方式，基础接地的作用仅仅是防雷接地，要求接地阻值≤10Ω；B方式，防雷接地、低压供电系统的共用接地装置，要求共用接地阻值≤4Ω；C方式，防雷接地与各类电气系统共同使用接地装置，要求共用接地阻值≤1Ω[6-7]。
2.2不同土壤条件对接地电阻的影响
土壤条件是接地电阻测量重要的影响因素，尤其当土壤湿度变化较大时，其对接地电阻的影响更大。在同一地区的不同时期进行测量，测量数据偏差较大。
因此对接地电阻测量时，应选择大地导电能力最差时进行。所谓导电能力最差即在大地较为干旱时，因为这时由于大地干旱导致的土壤含水率最小，可以得到精确可信的数值。
3不同土壤条件下基础接地中接地电阻的计算
假设当土壤电阻率均匀，此时可以认为混凝土和土壤二者的电阻率相等,则求其单根钢筋时的接地电阻公式[8]为
其中ζ为土壤电阻率；
H为钢筋长度；
γ为钢筋半径。
当土壤电阻率不能假设成为均匀土壤的电阻率时，需要利用双层土壤模型来近似的表示实际土壤。此时单根钢筋的接地电阻的测量公式[9]为
式中
r为钢筋半径，m：
l为单根钢筋的长度，m；
hup为土壤ρ1ρ2的分界面到地面的深度，即上层土壤的厚度，m；
ρ1为上层土壤电阻率，Ω•m；
ρ2为下层土壤电阻率，Ω•m。
3.1乌鲁木齐气候和土壤状况
乌鲁木齐市属中温带大陆性干旱气候，该气候的主要特征为：温差大，寒暑变化剧烈；降水少，且随高度垂直递增；冬季时常会有逆温层。年平均降水量为194mm，七八月气温最高，一月气温最低。极端气温最高47.8℃，最低-41.5℃。
作者根据对乌鲁木齐市土壤温度、湿度和接地电阻连续两年不间断监测得知：土壤温度和湿度在不同月份变化较大，土壤温度和湿度的差别，会导致相同地区接地电阻数值相差较大。
因此，在测量接地电阻时应当充分考虑不同时期的土壤电阻率对接地电阻的影响。
3.2乌鲁木齐市不同土壤中建筑物基础钢筋利用率与接地电阻的关系
基础钢筋利用率即为在接地网的建设中对基础钢筋的使用情况，可以理解为接地网使用的基础钢筋的数量与基础钢筋总量之比。公式为
其中 w为基础钢筋利用率； m为接地装置中基础钢筋数量； M为基础钢筋总量。
则根据本文前部分叙述，土壤电阻率不均匀时，基础钢筋利用率与接地电阻的关系为
式中 ；
M为基础钢筋总量；
为钢筋利用率
r为钢筋半径，m：
l为单根钢筋的长度，m；
hup为土壤ρ1ρ2的分界面到地面的深度，即上层土壤的厚度，m；
ρ1为上层土壤电阻率，Ω•m；
ρ2为下层土壤电阻率，Ω•m。
4结论
利用上述公式对接地电阻进行计算，所得的接地电阻与作者监测数据进行对比，所得数据如下表
接地电阻计算值（Ω） 接地电阻实测值（Ω） 相对误差
1 22.1 22.7 -2.6%
2 57.9 56.7 2.1%
3 95．9 94.4 1.6%
根据相对误差分析得知：计算数值与测量数据相近，因此证明了公式的正确性。从而，解决了乌鲁木齐市在不同土壤条件下，建筑物基础钢筋利用率与接地电阻关系的问题。并且该计算方法简单易行，且精度较高，并为设计自然接地体时的定量的计算提供了依据，为以后的工程应用提供了参考。
参考文献
[1]周圣军. 建筑物自然接地体设计常见问题与防雷设计[J].低压电器，2009（16）：1-3.
[2]刘文琛.自然接地体在实践中的应用[J].气象研究与应用，2009,31（z1）:171-172.
[3]郁硕彦. 高层建筑电气工程中接地系统的探讨[J]. 中国高新技术企业,2008(11):82-84.
[4]姜艳兰.高层建筑防雷接地方式的探讨[J].吉林建筑工程学院学报,2003(01).
[5]徐龙成。自然接地体接地技术与应用[J]. 中国科技信息, 2007(17):80-81.
[6]中华人民共和国机械工业部．GB 50057—1994建筑物防震设计规范[S]．2000年版．北京：中国计划出版社,2001．
土壤电阻率范文4
本文讲述在土壤电阻率地区的变电站的降阻实施方法，以具体变电站的实际情况为例，讲述了测量地电阻率的方法，根据地电阻率情况演算了几种不同的设计方案，并对优劣进行了比较。着重介绍了采用电解地极进行降阻的方法，并给出了详细的设计和实施方法，对项目工程管理人员具有一定的实际参考意义。
【关键词】
高土壤电阻率地区变电站接地降阻电解地极
中图分类号：P631文献标识码： A
高土壤电阻率区域的变电站地网如何简单、有效的实施降阻，是一个长久以来困扰大家的问题。通过多年来的项目实施，了解过也实践过很多不同的地网降阻方案，各种方案费用投入、实施的难易程度和降阻效果也颇为迥异。本文结合位于山区的某110KV变电站的降阻工程的实例，进行各种接地方案之间的对比，并最终提出有效的解决方案。
一、现场概况
某110KV变电站面积S=3621平方米(长×宽：71m× 51m)，基础地网完工后接地电阻测量值R=1.36欧姆，远未达到设计要求要求降至0.5欧姆以下。
1.变电站土壤情况
根据地质测绘、勘探结合区域地质资料以及收集的该场地地质资料，土壤导电性能差。土壤均为黄土及砂石土为主，土壤干燥，土壤电阻率较高。
图1 土地断层结构图
图2现场石头土壤环境图
2、土壤电阻率的测量
对变电站周围地区的土壤电阻率的测量，其测量数据的准确性直接影响设计方案的可行性，因此必须非常仔细的进行这项工作。我们在变电站西侧和南侧分别选择两个基准点进行测量，每个基准点采用互相垂直的两个方向进行测量，以保证最终数据的可靠性。采用的设备为ZC-8接地电阻测试仪，用对称四极法对土壤电阻率进行测量。
在变电站围墙外西侧30米的地方选择一个基准点对土壤电阻率进行测量，对测量基准点的两个互相垂直的方向（南北、东西）分别记录测量数据。
同样的方法在变电站南侧60米的地方选择一个基准点进行测量。
测量示意图和结果如下：
图3变电站周围土壤电阻率的测试位置的选择和各方向的测试结果
以此方法获得测点不同深度下的视电阻率值，表面土壤电阻率较低，深层土壤电阻率较高，土壤电阻率的选择采用加权平均的计算方法，即该变电站的平均土壤电阻率设计参考值为ρ=800Ω•m。
二、各种实施方案之间的比较
1、 扩大接地网面积以降低接地电阻
由以上资料知，基础地网接地电阻值为R=1.36Ω，地网面积S=3621，若要把接地电阻值降至0.5Ω，则需要多大的接地面积S？
根据公式：
即在变电站S=64万平方米范围上做地网，才能把接地网电阻降至0.5Ω，若要在变电站周边这么大的范围内做地网，其施工难度大，投资费用高，另考虑变电站周边环境均为砂石山地，含水份土壤稀少，即可用面积受现场条件的限制，故不能实现。
2、置换土壤和打深井的降阻方法
由于接地网所在的土壤电阻率较高，接地电阻很难降下来，如果采用电阻率较低的材料如降阻剂，将接地网内的所有土壤用降阻剂来替换，并辅助打多口深井，即将接地网等效于一个半球接地体，如下图所示：
图4半球接地体示意图
其中r为半球接地体的半径，其接地电阻的公式：
现场土壤电阻率ρ=800Ω・m，将接地电阻值降到R=0.5Ω，需将半球接地体的半径r扩至：
总而言之，如用打深井放降阻剂，则应在该地网周边打很多个254米深的井,这样做成本很高,且仍占用较多土地,现场地下土壤电阻效率也不低，显然不是现实的解决办法。
3、采用电解地极改善土壤电阻率降阻的方法
从半球接地电阻公式可知道，如果能将大于接地半球r的土壤电阻率降下来，接地电阻值R就可以降下来。
具体的解决办法：我们采用向土壤施放电解质的方法来降低土壤电阻率，即采用电解地极，作为施放电解质的载体，电解地极一般是在铜管内填装无毒化合物晶体，不会对环境造成任何污染，铜管埋于地下，铜管上的呼吸孔吸收土壤的水分，使化合物晶体变为电解质溶液，又从呼吸孔排泄出，并向四周流入土壤，在土壤中形成了成片导电率良好的电解质离子土壤，特别是在砂土、岩石地质结构的地下，电解质液可向砂质粘土的纵深方向和岩石表面的四周渗透，使原来导电率极差的砂岩地质结构形成了一个良好的电解质导电通道，从而大范围地降低了土壤电阻率。
为此，结合变电站四周的环境，采用在变电站基础接地网四周可外延处外延接地线,这是一套完善、经济有效的方法。
即：为满足该地网接地电阻R≤0.5Ω的技术要求，在接基础地网的外延接地线上，均匀布设电解地极，采用等效半球体接地原理进行降低接地电阻，通过电解质向地表深层和四周的泄放，将地网改造成半球体。
三、 采用电解地极的降阻方案的分析和计算
1、需改善土壤环境的接地等效半径
根据等效半球体接地电阻的计算公式:
其中：r为等效接地半径。
从以上公式中得出：当接地体大小不变时，只要将接地体周围尽可能大的范围内土壤电阻率ρ降低，就能将接地电阻降下来。
把基础地网看成近似圆形的半球接地体，根据全站的接地网面积3621，从以上接地半球的公式中可以得出，当接地体大小不变时，只要能将基础地网外范围的土壤电阻率ρ降低，就能将基础地网的接地电阻值降低,目前最有效的方法是：在变电站基础地网周围可开挖处向外延接地线，具体结合现场情况而定。
外延半径r≥，
即半球半径：
即在外延半径r上布设电解地极，每隔约10米打一根角钢,电解地极埋设在土壤中吸收水份而泄放电解质向地表纵深和四周浸透，形成良好的导电体，使基础地网变成一个等效的接地半球。极大的降低了这一范围内的土壤电阻率，这样使得基础地网的接地电阻大幅度下降。
施工方式：在变电站站征地的范围内以大于254米的距离做外延地网，在埋设接地线路径上相隔大于20m的距离分别均匀放置电解地极，每隔约10米放置一根垂直接地极，材料为L50×5×1500热镀锌角钢。电解溶液向四周渗透，就可将变电站征地范围内的土壤进行改善。
2、电解地极使用数量的计算
为使接地装置的接地电阻长期处于一种稳定、低阻的良好状态，电解地极数量按以下公式计算
从1.36Ω降到0.5Ω所需要的电解地极数量：
公式：其中：
R为地网设计接地电阻；
R0为地网原接地电阻；
ρ为土壤电阻率；
k为系数
当： ρ＜200Ω.m，k取3
200≤ρ＜500Ω.m，k取4
500≤ρ＜1000Ω.m，k取5
ρ≥1000Ω.m，k取5.5
该变电站平均土壤电阻率ρ=800Ω.m ，则k取4.5。
所以电解地极套数根据
计算得电解地极使用套数：N=23套
四、施工工艺
1、接地网采用水平接地及电解地极为主降阻材料，以垂直接地极为辅组成复合接地网。
2、水平接地体采用60×8mm热镀锌扁钢，接地网外延接地线埋深大于0.6米，垂直接地极采用50×5×1500热镀锌角钢，每间隔约10米打一根，局部遇到岩石处，以打到岩石为止。
3、电解地极埋设：挖不小于0.8m深的地沟，将地极放在已挖好的沟里，与预留的铜铁过渡接头连接，上紧螺杆；接好后在埋电解地极处倒入专用回填料，将电解地极均匀覆盖，然后再用普通土回填，回填土夯实即可。
4、地桩与扁钢搭接，焊接点要牢靠，无夹渣、未焊透、裂纹等缺陷，再用普通土回填，回填土夯实即可。
5、焊接点处理：焊接前将焊接点清理干净，扁钢与扁钢、扁钢与地桩的搭接，焊接点要牢靠无夹渣，未焊透、裂纹等缺陷。
6、接地网各交叉点均应可靠焊接，搭接长度不得小于100毫米，双面焊接，不得有虚焊、假焊现象。焊接处应采取涂防腐漆或沥青等防腐蚀措施。回填土要均匀无杂，回填时一定要将土夯实，不得用碎石和建筑垃圾回填。
结论：
采用本方案，项目实施完毕后测的接地电阻值为0.381Ω，达到当初的设计要求。与其它降阻方案相比，采用电解地极的降阻具有占地面积小、施工简单、地网寿命较长的优点。
【参考资料】：
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（4）《发电厂、变电站过电压保护及接地设计》（中国电力出版社2009年6月出版）舒廉甫 著
土壤电阻率范文5
关键词 接地电阻：铁路变电；降低方法
中图分类号 U2
文献标识码 A
文章编号 1674-6708（2016） 154-0043-02
本文研究主要以某一地区的铁路地段为主，由于该地段的海拔比较高，冻土层较多，并且人员较少，气候条件比较差等。这些条件的存在，使得变电所接地电阻受到了极大的影响。同时由于接地电阻常年处于冻土层，这给雷电流的散流与电气设备的保护效果带来了消极的影响，为此，要降低铁路变电所接地电阻，就需要对该路段展开深入的研究，从而为更加有效的降低电阻提供保障。
1 某地区路段冻土区域存在的地质特点分析
众所周知，冻土层的形成与发展最为主要的因素是气候。本文研究的路段有着多年冻土的特点，海拔高，气温低。在设计各种接地的过程中，必不可少的参数是土壤电阻率。实际上，在冻土土层往往存在较多的影响因素，例如土壤中所含的可溶性溶解盐等。土壤电阻率的两个重要影响因素是土壤的含水量和环境温度。如果温度降至零度以下，那么便会出现冻土层，这将有效的降低接地电阻。土壤之中溶解盐的水分一般会由液态变为固态，在零下1度到O度之间土壤电阻率会存在着一个突然的阶跃，在此部位土壤电阻率会不断上升，并且增高的幅度较为明显。通过对该地段的两季勘测，其数据表明该地段的非冻土区域土壤电阻率要低于500Q・m，在现有接地技术中，能够满足冻土层接地电阻技术已经很多。如果冻土区冻结期的土壤电阻率较高，在（3000-5000）Q・m2之间，那么该区域应属于高土壤电阻率地区。如果在此地区设置接地装置，使得该地区的接地电阻能够与规范要求相符和，其难度是非常大的。
由于冻土区域和融土之间的地质特征存在显著差异，距离地表不远的地层融化于冻结会给土壤电阻带来直接的影响，同时也会给地体的散流效果带来一定的影响，因此准确的区分多年冻土与季节融化层界面极为必要，同时也是重要的任务。影响多年冻土与季节融化层界面主要包括两大类因素，一类是土壤自身的因素，另一类是外界环境的影响因素。这两方面的因素给冻土层等带来多方面的影响，因此应该引起高度重视。
2 降低该地段电阻的主要方式分析
以往已经有很多国家研究了冻土地区的接地问题，并且也得到了一些经验，例如在冻土地区可以应用电加热的方式等。但这种方式的使用有一定的限制性，一定要有明显特点的地区才能够使用。本文针对该地区的特点等提出了一些降低接地电阻的方法。
首先，可以充分的利用自然接地的方式。这过程中需要应用混凝土结构中的钢筋骨架和金属结构等进行接地，这样一来不仅能够减小接地电阻，还能够起到节约作用。基于建筑物的基础，一般其基础都需要深埋地下，因此记仇与地面的而接触面积较大。与一般的岩石相比，混凝土的吸湿性较好，在湿润状态之下，电阻率会处于极低的状态之下，并且与周围土壤电阻率相比较低。因此可以应用钢筋混凝土和钢骨架钢筋混凝土所造建筑物基础去实现降低建筑物接地电阻的目的。
除此之外，要降低接地电阻，也可以通过架空地线的方式来达到此目的。而要达到接地电阻的目的，架空电线往往需要钢绞线的帮助，其原因在于它的单位长度阻抗较大。如果应用良导体去减小架空地线的阻抗，那么可以通过增大分流的作用的方式实现减小流经地网的入地短路电流。
其次，可以采用立体地网的方式来实现降低接地电阻的目的。将水平接地体为主的立体接地网埋设后，不同深度冻土土壤电阻率会呈曲线分布，电阻会随着土壤深度渐渐的减小。在土壤中存在的垂直电极，与各个部分的散流呈反比。在气温逐渐回升后，土壤的冻层会逐渐的融化，时间久了在季节融化层内便会形成低土壤的电阻率。经过实践研究我们可以得出：应用垂直接地体的立体地网进行操作，在降低雷电流的散流与接地电阻值方面有着积极的作用。
另外，可以通过使用物理降阻剂降低接地电阻。由于该地区的气候较为恶劣，交通不便，土壤很容易出现冻层，在日常所使用的换土降阻方式在该地区无法实现，因此可以应用物理降阻剂的方式进行降阻。当前降阻剂主要有化学与物理两大类降阻剂。那些化学降阻剂的组成主要是高分子材料和电解质等组成，一旦注入土壤以后，可以在短时间内形成电阻率低的根须状连续胶体，从而有效增加接地面积，提升接地体的散流效果。
最后，可利用较为有利的地理条件实现降低接地电阻的目的。在距配、变电所2km的区域内，如果存在着低土壤电阻率地区，那么便能够应用外接地的方式进行连接，将的土壤电阻埋设在土壤当中。以相同的道理，在对线路杆塔接地装置进行设置的时候，可以对低土壤电阻率区段杆塔接地集中加强，在此之后引出接地线，并把高土壤电阻率的杆塔连接起来，以达到降低接地电阻的目标，并且能够满足电阻值方面的规范要求。
本文所研究的低端区域有季节性河流存在，这些水体附近与冻土层贯穿，因此这些地区的电阻率较低，散流性也比较好。要有效的降低该地区的接地电阻，就需要对实际地质情况等进行调查，了解其周边状况等。
土壤电阻率范文6
关键词：不同下垫面；云地放电；位置影响
0 引言
大气的下垫面是指地球表面的海洋、陆地上的高原、山地、平原、森林、草原、建筑物、土壤和植被等，下垫面的性质和形状，是影响雷击放电位置的重要因素之一。本文通过历年雷电灾害的收集、闪电定位观测资料，对云地闪电发生地在一定区域内的地形、地貌、地面上建筑物、地表土壤电阻率等调查、测试，从中寻找出不同下垫面对云地放电位置影响的某种规律。
1 大气电场的产生和演变
大气中的分子受来自地壳、大气、地球外空射线以及地面上森林火灾、工厂排放、火山爆发等等电离源的作用而电离产生大气带电粒子，形成大气电场。
大气电场可分为晴天电场和扰动天气电场，电场强度随时间、地点、天气状况和离地面的高度而变。当存在激烈的天气现象（如雷暴、雪暴、尘暴）时，大气电场的数值和方向均有明显的不规则变化。
就全球平均而言，电场强度在陆地上约为120V/m，在海洋上为130V/m，在工业集中区由于空气中存在高浓度的气溶胶，电场强度会增至每米数百伏。就雷电的日变化情况看，雷电多发生在午后到上半夜，主要集中在14时到21时，凌晨到早上较少。主要原因是：进入盛夏期下垫面受热温度激增上下温差大，热力和动力两者共同作用，动力抬升局部地区对流天气增强， 造成雷电活动频繁（图1）。
2 云地放电的条件
雷雨云由一大团翻腾、波动的水、冰晶和空气组成。当云团里的冰晶在强烈气流中上下运动时，空气中的水分子在冰晶的表面逐渐凝结成一层冰，就形成冰雹。这些被强烈气流反复翻腾、波动的冰晶和水滴充满了静电。其中重量较轻、带正电的电荷堆积在云层上方；较重、带负电的聚集在云层底部。当电场强度达到可以击穿空气时，就会以闪电的形式把能量释放出来。大气中达到大气击穿电位梯度是雷电发生的必要条件。通常情况下，超过一半以上的闪电发生在雷雨云内的正、负电荷中心区之间，称作云内闪电。另一类闪电发生于云体与地面之间的对地放电，称为云地放电。
地表上有树枝等尖端放电产生的电荷，有输电线路电晕放电，有工厂排放的带电离子等等。它们之间受到电场、重力、对流等因素的非对称的作用，使得大气中各处的正、负电荷分布不均匀，实际测量各处地面大气电场强度会因时间、地点而不同。当电场强度超过约400kV/m足以把空气击穿时，就会发生闪电放电。
把云层与大地之间形成的电场模拟为电容器时：
q=E0St0/ρ （1）
式中：q―电荷量；t0―时间；E0―电场强度；ρ―土壤电阻率
由（1）式可知：如果云层底部所带负电荷Q≤q时，不会产生雷击；当Q>q时雷击发生，雷击是否会向大地发生闪击，由两种因素决定：其一是云层带电荷量的多少，其二是模拟电容器内的电场强度是否达到大气击穿的电位梯度。
3 雷雨云的运动轨迹
一般情况下，雷雨云大体上随500hPa高度上的气流方向运行，其速度平均为30～40km/h，移动速度春秋季大于夏季，夜间大于白天。地形对雷雨云移动有影响，一般是：雷雨云遇山地阻挡，由于迎风面有上升气流影响，雷雨云在山地的迎风面停滞少动；当雷雨云受山脉阻挡时，雷雨云即沿山脉走向移动，如山脉有缺口，则雷雨云顺着山口移动。
4 不同下垫面对大气电场的影响
4.1 地面建筑物对大气电场的影响
目前，随着我国雷电监测预警业务的发展，全国气象部门和科研院所利用大气电场仪对雷雨云大气电场进行测量，并利用所测量的电场值进行雷电预警，结果如下。
4.1.1 地面建筑物的存在对周围大气电场产生较大的影响
建筑物顶部的大气电场明显大于地面电场，且随建筑物高度增加而增强。例如，建筑物屋面长、宽均为40m，高度分别是h=10、20、50和100m时，其楼顶的大气电场分别是地面（当建筑物不存在时地面相同位置）处的1.4、1.7、2.8和4.5倍，其屋面转角处的电场最大。
4.1.2 地面上建筑物对其周围地表面电场有明显的屏蔽作用
距离建筑物越近，其屏蔽作用越明显，在地面上的影响范围约为建筑物高度的3.5倍。
4.2 地表土壤电阻率对大气电场的影响
4.2.1 土壤电阻率
表征土壤导电性能的参数，与土壤的含水量、温度、含盐量以及土壤中所含可溶性的电解质有关。土壤含水量增加时，土壤电阻率下降；当土壤含水量增加到20%～25%时，土壤电阻率保持相对稳定。土壤电阻率也受温度的影响，当土壤温度升高时，其电阻率下降，在0℃时土壤由于水份冻结而使电阻率迅速增加。由于土壤所含可溶性电解质的变化，土壤电阻率的数值往往也差别很大。一年四季当中，在同一地点气温和天气的变化，土壤中含水量和囟鹊牟煌，土壤电阻率也不断在变化。
4.2.2 雷击位置周围土壤电阻率测试点的选取
以历年调查收集到的雷击事故接闪点位置为圆心测得ρ1，半径500米范围取4个方位测试土壤电阻率得平均值ρ2，测试点选点示意图如图3。通过测试发现，地形变化大的区域，周围土壤电阻率变化非常明显。
5 不同下垫面雷击的选择性
5.1 与地面上的建筑物情况有关
地面上的高层建筑、屋面上的各种金属物体、尖端等有利于雷云与大地建立良好放电通道的地方容易造受雷击。在旷野中，即使建筑物并不是很高，但由于它比较孤立、突出，也比较容易遭雷击，这是影响雷击选择性的重要因素。
工厂烟囱排出的粉尘和烟气中含有导电粒子和游离气体，它们比一般空气容易导电，相当于加高了烟囱的高度，也导致了烟囱易于遭雷击。
5.2 与建筑物内部结构有关
建筑物结构材料所能积蓄电荷量的多少直接影响建筑物接闪的频率。当建筑物结构中，如墙、板、梁、柱和基础内的钢筋较多时，容易积累大量的电荷。又如金属屋顶、金属构架、电梯间和水箱等也是积累大量电荷的部位。此外，附属在建筑物上的突出物，如旗杆、广告牌、排气烟囱、透气管等金属构架也容易遭雷击。
建筑物的结构，内部设备情况对雷电的发展也有关系，金属结构的建筑物、内部有大量金属物体的厂房或经常潮湿的房屋，由于这些地方具有良好的导电性能，因此比较容易遭雷击。
5.3 与地形和地物有关
从地形看，对靠山和临水的地区，临水一面的低洼潮湿地点和山口或风口特殊地形易受雷击。从地物看，铁路集中的枢纽，长距离的高压输电线、大量金属管道仓库，由于容易产生大量感应电荷，从而容易遭雷击。
5.4 与地表土壤电阻率有关
大气电场受土壤电阻率的影响较大，通过对比不同土壤电阻率情况下的水平电场，发现地表水平电场受地面导电率的影响非常明显， 土壤电阻率对雷电辐射磁场的影响随土壤电阻率的变化而变化。主要表现在振幅和极性上，土壤导电率越小，其负向幅值的衰减速度就越快。
从表1可以看出，雷击落雷点区域下垫面土壤电阻率与周边500米区域土壤电阻率相比较具有最小值或次最小值。土壤电阻率小由于其导电性良好，土壤中的先导电流沿着电阻率较小的路径流动。在岩石与土壤交接处、山坡与稻田交界处，雷击大多落于土壤和稻田处。在青山纸业―片仔癀―农校；军分区―芝山―小坑头；九龙江沿岸一带雷暴分布较周边强烈的多。一份自1954―1984年的雷电调查统计揭示了雷击的选择性，该资料表明雷击在靠近河、湖、池和潮湿地区的占23.5%，靠近大树、高层建筑占15%，靠近烟囱、天线的占10%，此外，稻田和导电性良好的土壤交界地带也占10%。
6 结 语
地面上高耸的建筑物、烟囱、工业集中的金属屋面厂房、粉尘及气体排放区、地表土壤电阻率较小的位置、土壤电阻率变化很大的地表交界处，能影响局部的大气电场，使得在同一区域内该位置云地放电次数明显较多。这对防雷工程的设计具有重要的意义。它给我们提供了雷击选择性的一些思考。据此，我们可以决定哪些地区、哪些建筑物应该重点安装避雷装置和设备应有的良好接地装置，而另一些地区、建筑物在防雷投资上可以少花一些或甚至不必花费投资。
参考文献
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