《土壤电阻率勘测、分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土壤电阻率勘测、分析（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第圆章摇 土壤电阻率勘测、分析土壤电阻率勘测、分析是最基础一环，也是最为关键一环，还是最难一环。面对一大型变电站接地项目，一般的专家首先关心的是通过何种方式将接地电阻降至理想值；而顶尖专家首先关心的是如何准确分析好土壤电阻率，搞清大致分层结构，或者如何勘测更详细的土壤视在电阻率数据。就一座大型变电站的水平地网而言，只要电阻率分析、选取得准确，那么，几乎任何工程师都能轻易计算接地电阻值，采用如下公式即可：砸 越园郾缘槡杂（圆鄄员）式中摇 土壤电阻率；杂地网面积。计算值较实际值略偏大，但误差一般在员园豫以内。可若电阻率分析不准，如将缘园园皂的误作员园园皂，那么，则会将缘的接地电阻值计算成园郾缘，导
2、致重大设计差错。非常遗憾的是，当下绝大多数人不具备准确分析土壤视在电阻率的能力，因此，能一次性设计好准确、到位的接地方案者寥寥无几，很多变电站接地装置往往需要进行二次甚至三次改造后方能满足要求。本章或可助绝大多数人掌握两层土壤的分析能力，这通常需要借助数万元的软件包才能实现。图圆鄄员摇 单极法测量土壤电阻率的示意图圆郾 员摇 单极法测量土壤电阻率的单极法是指在被测场地打一单极的垂直接地体（见图圆鄄员），用接地电阻测量仪测量得到该单极接地体的接地电阻值砸，然后由下式得到等效土壤电阻率：葬越圆澡砸造灶源澡凿（圆鄄圆）单极法测试的准确性和测试电极与土壤接触的紧密程度关系很大，单极接地极的直径凿不应不
3、小于员郾缘糟皂，长度不应小于员皂。单极法只适用于土壤电阻率比较均匀的场地。换而言之，除非所测区域土壤电阻率均匀，并且已事先得知，否则单极法几无价值意义。也就是说，单极法的现实意义几可忽略。圆郾 圆摇 温纳（憎蚤灶灶藻则）四极法温纳四极法（以下简称四极法）是最常用的方法，也是举世公认的最有效的方法，如图圆鄄圆所示。图圆鄄圆摇 温纳四极法采用四极法测量时，四个探头沿着一条直线被打进土壤中，相隔等间距葬，打入深度为遭，可测得电阻值砸，而后通过以下公式换算方可得出视在电阻率（注意，是视在电阻率值）：葬越源葬砸员垣圆葬葬圆垣源遭槡圆原葬葬圆垣遭槡圆（圆鄄猿）式中摇 葬土壤的视在电阻率（皂）；砸测量到的电
4、阻（）；葬相邻电极之间的距离（皂）；遭电极的深度（皂）。如果遭 约 约葬，即在探头仅仅穿透地面一小段距离时，式（圆鄄猿）可简化为葬越圆葬砸阅蕴辕栽摇 源苑缘圆园园远接地装置特性参数测量导则建议，葬圆园遭 时，式（圆鄄猿）可简化为葬越圆葬砸被测场地土壤中的电流场的深度，即被测土壤的深度，与极间距离葬有密切关系。当被测场地的面积较大时，极间距离葬应相应地增大。为了得到较合理的土壤电阻率的数据，最好改变极间距离葬，求得视在土壤电阻率与极间距离葬之间的关系曲线 越枣（葬），极间距离的取值可为缘、员园、员缘、圆园、猿园、源园皂、，最大的极间距离葬皂葬曾可取拟建接地装置最大对角线的圆辕猿。而郧月辕栽缘园园
5、远缘圆园员员交流电气装置的接地设计规范则要求：“变电站站猿员第圆章摇 土壤电阻率勘测、分析址的土壤电阻率测量一般最大的极间距为变电站区域的对角线的长度，以反映变电站工频短路时散流区域的土壤特性。为了测量得到土壤的视在土壤电阻率随极间距的变化特性，测量时的极间距应包括员、圆、缘、员园、圆园、源园、苑缘、员园园、员缘园、圆园园、圆缘园、猿园园皂，大致以缘园皂的间隔直到最大极间距。”圆郾 猿摇 视在电阻率如果所测视在电阻率大致相同，那么，我们可以认为土壤电阻率大致均匀，视在电阻率的平均值即为土壤的实际电阻率。如果所测视在电阻率变化较大，那么情况将会复杂得多。圆郾 猿郾 员摇 两层土壤视在电阻率对于存
6、在垂直分层的情况，一般可应用图圆鄄猿所示的典型的两层土壤模型。图圆鄄猿摇 典型的两层土壤模型上层土壤厚度为泽，电阻率为员；下层土壤无限厚，电阻率为圆。对于这种典型情况，四极法所测视在电阻率值为一综合值，表达式如下：葬越员员垣源!灶 越员运灶员垣 圆灶泽 葬槡圆原运灶源垣 圆灶泽 葬槡 圆（圆鄄源）运 越圆原员圆垣员式中摇 员上层土壤电阻率；圆下层土壤电阻率；泽上层土壤电阻率厚度；葬电极间距；葬实测视在电阻率。由此可见，实际所测视在电阻率葬为一非常复杂的参数，随极间距离葬不断变化。对于员越缘园皂，圆越远园园皂，泽 越猿皂的两层结构，极间距离葬分别取缘、员园、员缘、圆园、猿园、源园皂，代入式（圆鄄
7、源），则可算得视在电阻率值葬分别为缘远郾园、源员 接地设计与工程实践苑源郾远、员园园郾源、员圆远郾圆、员苑圆郾苑、圆员圆郾缘皂。对于这样的两层结构，不同极间距离所对应的视在电阻率曲线如图圆鄄源所示。图圆鄄源摇 缘园皂原猿皂原远园园皂两层土壤的视在电阻率曲线换而言之，当极间距离取缘、员园、员缘、圆园、猿园、源园皂，测量得到视在电阻率分别为缘远郾园、苑源郾远、员园园郾源、员圆远郾圆、员苑圆郾苑、圆员圆郾缘皂，实际上就两层土壤。非常遗憾的是，很多工程师误认为是多层土壤，每一个不同的视在电阻率对应一层，如果测得远个不同的视在电阻率，则有远层土壤。甚至一些有关接地的书籍资料中也有同样的错误。例如，本书参
8、考文献员圆指出，一般测得的葬值反应的是园郾苑缘葬深处的数值。这很离奇，随便一种两层土壤都会因此而被误分成很多层了。图圆鄄缘所示的源条曲线是根据式（圆鄄源）描绘成而的，每员条都是理想的两层土壤视在电阻率曲线图，自上往下四条曲线依次描述了如下源种理想的两层土壤电阻率结构：员）源园园皂缘皂愿园园皂（即上层视在电阻率为源园园皂，厚度为缘皂，下层视在电阻率为愿园园皂）；圆）源园园皂缘皂远园园皂；猿）源园园皂缘皂圆园园皂；源）源园园皂缘皂员园园皂。图中源条曲线为理想的两层土壤视在电阻率曲线图。也就是说，当你实测视在电阻率所描绘的曲线图呈类似特征时，一般就两层结构。实测视在电阻率所描绘的曲线图与上述源条曲线
9、中的哪一条最接近，则土壤分层结构也与哪一条所反映的最接近。缘员第圆章摇 土壤电阻率勘测、分析图圆鄄缘摇 源种理想的两层土壤的视在电阻率曲线圆郾 猿郾 圆摇 如何解析两层土壤视在电阻率显然，分析两层土壤模型的计算量相当大，除非借助软件程序，否则，工作量将是不可想象的。就目前而言，国内各大电力、水利勘测等设计院大多放弃了两层土壤视在电阻率的细致分析工作，一般都是凭着经验、感觉大致评估，往往会出现较大的误差。只有极少数单位可借助先进的软件程序进行准确分析，这样的软件包通常需花费数万元购进。而作者提供下载的耘曾糟藻造计算表格（“视电阻率分析”）也能帮助大家实现同样功能（参看本书第苑章）。陨耘耘耘 杂贼
10、凿 愿园圆园园园提供的视在电阻率数据，见表圆鄄员。表圆鄄员摇 陨耘耘耘 杂贼凿 愿园圆园园园提供的视在电阻率数据猿倍电极间距 电极间距（皂） 视在电阻率葬（皂）员 园郾猿园缘 员苑园郾苑源猿 园郾怨员缘 圆远猿郾源远缘 员郾缘圆源 圆愿猿郾园远员缘 源郾缘苑猿 圆远怨郾远苑圆园 远郾园怨愿 圆源苑郾缘苑猿园 怨郾员源远 圆园圆郾员圆缘园 员缘郾圆源源 员源源郾园缘远员 接地设计与工程实践（续）猿倍电极间距 电极间距（皂） 视在电阻率葬（皂）苑园 圆员郾猿源员 员圆园郾圆愿怨园 圆苑郾源猿怨 员员园郾远愿员员园 猿猿郾缘猿苑 员园远郾源员员猿园 猿怨郾远猿源 员园源郾猿源员缘园 源缘郾苑猿员 员
11、园猿郾员远将上述数据输入耘曾糟藻造计算表格，调整泽、员、圆，使模拟视在电阻率曲线图最大限度地逼近实测视在电阻率曲线图，如图圆鄄远所示。图圆鄄远摇 耘曾糟藻造计算表格计算模拟视在电阻率当泽 越远郾员、员越猿园园、圆越员园园时，理想的模拟视在电阻率与实测视在电阻率基本吻合。因此，我们可认为该土壤表层电阻率猿园园皂，厚度远郾员皂，下层电阻率员园园皂。这与陨耘耘耘 杂贼凿 愿园圆园园园中所提供的最终结果一致。杂燥蚤造贼赠责藻悦燥皂责怎贼藻凿 早则燥怎灶凿蚤灶早 责葬则葬皂藻贼藻则泽 憎蚤贼澡 贼憎燥鄄造葬赠藻则泽燥蚤造 皂燥凿藻造悦燥皂责怎贼藻凿 早则燥怎灶凿蚤灶早 责葬则葬皂藻贼藻则泽 憎蚤贼澡怎灶
12、蚤枣燥则皂 泽燥蚤造 皂燥凿藻造员，圆，澡皂，皂砸早皂耘皂（灾） 耘泽（灾）（葬增圆）皂砸早耘皂（灾） 耘泽（灾）员 员园园，猿园园，远郾员 员郾圆愿 员圆远 愿缘 员缘愿 园郾愿怨 员缘员 愿远圆 猿园园，员园园，远郾员 园郾苑圆 员愿苑 怨圆 员怨猿 员郾园怨 员愿缘 员园远圆郾 源摇 接地地网设计中电阻率分层解析和接地电阻值计算的研究某圆圆园噪灾变电所接地工程可谓某勘测设计院设计史上的一座里程碑。该变电苑员第圆章摇 土壤电阻率勘测、分析站土壤结构复杂，且有极大的迷惑性，曾导致多家国内单位专家犯错，最终在华北电力大学等单位的协助下成功降阻。该勘测设计院也因此深刻认识到传统设计理念中不可避免
13、的重大缺陷，认真改进，加强土壤电阻率的勘测和分析，引入先进的计算机软件，并专门派人去华北电力大学学习。另外注意与施工方的沟通和协调，确保先进理念与具体实践的完美结合，之后，该勘测设计院再没出现过类似问题。下面将详细介绍、分析某圆圆园噪灾变电站接地勘测、设计及改进过程，以及其后该勘测设计院所采取的一些变电站接地设计的改进措施。这对国内广大接地设计从业者有着极强的参考意义。圆郾 源郾 员摇 概述准确解析土壤电阻率是变电站接地地网设计的关键所在。如果土壤电阻率分层情况解析不准确，就不可能准确计算接地网的接地电阻值，从而导致设计差错，将接地体布置在高电阻率区，最终降阻效果微弱，导致巨额投资浪费。譬如，
14、就在与该圆圆园噪灾变电所不远处，某单位对另一座圆圆园噪灾变电所进行改造时，打了十多口员园园皂的深井和斜井，仅从源降至猿，与园郾缘的目标值相去甚远，导致苑怨万合同金额无法收取，而且还影响了变电站的投运，造成了一定经济损失。非常遗憾的是，这种类似案例仍时有发生，导致的重大损失时有所闻，而且这种损失短期内还无法避免，主要是土壤电阻率的勘测和分析非常费时、复杂且难度大，一般的设计人员很难做好。面对土壤结构复杂、变化较大的系列视在电阻率值，国内设计师多采用线性方式取平均值，或者本章参照实用电力接地技术推荐的将测得的视在电阻率的值作为园郾苑缘葬（电极间距）处的真实值来计算。这样的后果就是多个单位根据同一组
15、土壤电阻率数据设计接地方案时，设计方案往往各不相同，设计值跟实际值也常存在着较大的差异。圆郾 源郾 圆摇 秦皇岛某圆圆园噪灾变电站工程案例站区地网面积为员猿猿郾缘皂伊员怨园皂。共取猿园个测点，根据不同电极间距测视在电阻率，计算平均值见表圆鄄圆。表圆鄄圆摇 秦皇岛某圆圆园噪灾变电站视在电阻率（圆园皂测点）电极间距（皂） 员 圆 猿 缘 员园 员缘 圆园视在电阻率（皂） 圆猿郾员 猿苑郾愿 猿源郾缘 源愿郾怨 远远郾苑 员园猿 员员圆员郾 接地电阻值要求砸园郾缘显然，表层电阻率相当理想，可是考虑到电阻率往下呈逐渐升高的趋势，该勘测设计院还是将数据发给多个其他单位的专家以听取意见，结果，全都认为愿员 接地设计与工程实践员猿猿郾缘皂伊员怨园皂的水平地网即可使接地电阻值降至园郾缘。但是，后来的实践事实表明，水平地网仅使接地电阻值降至员郾猿。圆郾 土壤电阻率分层原理解析为什么最终结果跟众多设计者的初始设计计算相差如此之大？关键在于该变电站下方存在着复杂的土壤分层，各层之间的土壤电阻率差异较大，较难分析，再加上勘测不到位，所以分析不准就是必然性的了。下面举例说明。表圆鄄猿给出了一组视在电阻率数据。考虑到目前仍有众多的勘测设计院习惯只测圆园皂甚至更短的电极间距的视在电阻率，故先给出的是圆园皂电极间距的视在电阻率，可估算一下土壤电阻率状况。表
