引言
接地电阻是反映接地能力满足规范要求的主要指标之一。从接地装置的角度来看,确保接地电阻达到相应电压的最小值的努力也会较少。影响接地电阻水平的因素来源于接地尺寸、形状和深度、土壤电阻率和接地线路连接等一系列因素。在研究土壤电阻率影响因素的同时,实现了土壤电阻率的有效提高,并进行了准确的测量,下面重点对汕尾高新区土壤电阻率测量的影响进行了具体分析。
1.土壤电阻率的影响因素
土壤电阻率本身是一个随外部环境因素变化而变化的量,影响土壤电阻率的因素各不相同,下面分析了主要影响因素。
1.1导电离子浓度
土壤电阻率水平在很大程度上是由土壤中导电离子的浓度以及土壤的湿度决定的,通常是整个土壤中离子的倒数第二浓度,例如沙河底部土壤的电阻率一般比较高,这主要是由于长期存在水的冲刷现象,导致导电离子浓度明显降低。土壤含水量越大,土壤含水量越大,相应的电导率越高,土壤阻力越小;反之亦然。这也是接地电阻在土壤湿度影响下可能发生变化的主要因素。[1]
1.2土壤土质
土壤不同性质所产生的土壤阻力强度也可能不同,如沙土、粉尘、粘土等土壤样品的取样,其特征是自然状态下的物理性质。
1.3土壤温度
不同地区额温度的显著差异也能够导致土壤电阻率发生明显变化。一般来说,土壤的电阻数值大小和温度的高低呈现反比,即温度越高的地区土壤的电阻会越小,汕尾高新区的四季并不分明,每年的气温比较稳定,普遍为春夏气温,相较于部分内陆地区的土壤电阻数值比较小,但是汕尾高新区这些年因为生态变化和人为原因,每年的气温也会出现较低的时期,低温时期的土壤电阻值升高,因此,通常将接地极置于深层,以防止出现更大的流动变阻器。一般来说,埋深应大于0.5米,对于一些较冷区域,必须确保埋深超过冻土层。当环境温度开始逐渐升高时,由于溶解盐的作用,电阻率降低,直到最终温度上升到沸点,土壤中的水分再次蒸发。
1.4土壤的密度
土壤密度的充分性也在一定程度上影响其电阻率,根据试验结果,在粘土湿度达10%的情况下,温度不会改变,单位压力将增加10倍以上,土壤电阻率将降至60%。因此,为了有效降低接地电极的比散射电阻,必须在接地周围提供土壤密封,使接地极与土体保持紧密接触,从而降低土体电阻率。
2.测试场地、仪器的选择
由于土壤结构复杂,地下含水层分布有纵向和横向的差异,因此无论是土壤,其抗蚀强度都因土壤中设置的各种金属结构的外部条件和分布而不同,而且,如果在测量过程中不考虑这些因素,就会导致测量数据的偏差,因此选择试验场地和仪器是很重要的。[2]
2.1测试场地的选择
对土壤进行电阻率测量是为了得知测量区域的土地导电性,了解这一数值后才能根据实际结果在该区域建立工程设施。进行土壤电阻数值大小的测量之时,如果土壤内掺杂了许多的金属物质,得到的测量结果会比较小,土壤里有金属材质的场地一般是工厂等建筑物附近,土壤内的金属通常是金属管线和其他设备的金属材质接地设备,这时候工作人员如果直接在这种类型的区域进行土壤电阻测量工作,得到的结果肯定是不能使用的,所以要避免这种情况发生。除了上述的测试场地状况以外,还有一种特殊的场地也要注意避免,居民建筑附近进行测量要留意是否在测量区域的下方建设的有地下停车场,如果在有地下停车场的情况下开展土壤电阻率测量工作,最终的测量结果也是不具备使用意义的。当然,我们通常会试验现场测试条件,如果试验区域不能绕开各种管道,试验必须垂直连接线路和金属管道。因此,当我们进行现场检查时,最好能在地下管道设立之前进行测量工作。[3]
2.2测试设备的选择
在土体电阻率试验中,产生空间电磁波、散射电流等。为了避免电磁波的影响,可以将设备从干扰源中移除甚至断开。而对于此时游动电流的影响,选择仪器是非常重要的,必须选择大电流测试仪器来测试电流的频率,以避免测试过程中的干扰。在选择直流试验电流时,会出现土壤极化;而如果电流频率过高,那么测试布线会产生自感互感效应,数据也会出现误差。为了避免上述问题,测试设备通常采用80Hz频率。
3.降低土壤电阻率测试方法选择
3.1降阻剂法
降租剂法的应用效果是为了有效地提高接地装置周围土壤的导电性,降低装置周围土壤的阻力数值,更好地适应根据接地装置实际需要开发的产品类别。一般来说,慢化剂的成分中含有许多金属氧化物,这些氧化物与水分接触后会被大量金属离子电离。土壤中离子浓度越高,自然电导效应越高。在应用除氧器方法时,必须保证自身电阻率较小,不会造成严重腐蚀和污染环境,埋深超过0.5米。
3.2换土法
换土法的转换过程是用其他地域相对较小的电阻率土壤代替需要作业的局部电阻率较高的土壤,看起来操作很简单易行,但实施这种方法的利弊也是显而易见的,换土法的实施优点是在换了合适的土壤之后,可在改善土壤质素方面取得最为明显的结果,只是换土法的缺点则在于实施的人力资源和器材资源耗费相对较多。在平时的换土法施用过程里,操作人员一般会选择较少量的局部不达标土壤进行调换,或者在局部不达标土壤里混入一定比例的木炭粉末和金属类的碎屑,这样做比直接调换其他区域合适的土壤更为省时省力,只是要注意在实际操作中确保两点注意事项的掌控,第一个需要把控的注意事项是确保所使用的材料与接地部分以及原有土地保持密切接触;第二个需要把控的注意事项是对材料的材质选择,选材应采取中性或碱性的,防止使用酸性材料接地体腐蚀,导致增加接地电阻。[4]
3.3四极法
四极法非常适合在测量土壤电阻率保障过程中实施,操作人员需要注意的是在具体测量过程中,必须首先将四个电极插入地面,检查插入地面的深度都相同。使用电源电压稳定器将电流叠加在外电极上,并最终返回电源,同时电场在电极位置形成电位,可以用电位计或高阻电阻伏特计测量不同电极之间的电位差。应用该方法测量土壤电阻率时,必须保证电流极间的适当距离,以防止因引线相互作用而导致测量结果发生偏差。
结束语
整体来说,不同的土壤电阻大小能够对接地设备的数值造成不同程度的干扰,接地设备开始计算电阻值后最难掌握的就是突然电阻大小对其的影响,是工作人员计算接地电阻数值最难掌握的一个变量因素。土壤的电阻数值大小和不同的地区不同的气候、土壤密度、土壤干湿度等都有相关性,因此,土壤的电阻值大小和接地设备检测数值的准确性需要借助科学可行的方法来辅助测量,一般工作人员会采用压降法或采用四极法测量,运用这两个方法进行测量之时工作人员应考虑导线互易性对最终测量结果可能产生的影响,一般应确保两个电流极之间的距离不超过三百米。
参考文献
[1]江世勇. (2011). 土壤电阻率测试方法及成果分析. 城市建设:下旬, 000(002), 418-419.
[2]高文信. (2014). 土壤电阻率的测试方法及测试结果分析. 山西建筑, 000(018), 66-67,68.
[3]王颖波, 梅机, & 孙雁冰. (2009). 关于土壤电阻率测试中常见问题的分析. 福建气象(2), 3.
[4]戴春, 王伟, & 田磊. (2021). 电力工程场地土壤电阻率测试方法分析. 电力勘测设计(8), 5.
作者简介:刘锦熠(1988.08)男,汉族,广东汕尾人,本科学历,气象防雷工程师,从事气象防雷工作。