电阻率测量方法探究

1.单极法

通过测量简单接地装置的接地电阻，如图9-15所示，再计算出土壤电阻率。首先在测试点埋设简单的接地体，例如，一根直径为25mm、长2.5～3m的圆钢，或者直径为50mm、长2.5～3m的钢管，还可以采用一根40mm×4mm，长10～15m的扁钢，埋入0.7～1.0m的地下。然后采用接地电阻测试仪或者电压表-电流表法测量单根接地体的接地电阻值Rd。

若采用单根垂直接地体时，土壤电阻率为

式中　ρ——所测位置土壤电阻率，Ω·m；

L——钢管（或圆钢）接地体埋入地中的深度，也就是该接地体的长度，m；

d——钢管外径或圆钢直径，m；

Rd——实测单根接地体的接地电阻，Ω。

若采用水平埋设的接地体，该位置电阻率为

式中　ρ——测量处的土壤电阻率，Ω·m；

L——水平埋设的接地体总长，m；

h——水平接地体埋设深度，m；

b——扁钢截面宽度，m；

Rd——单根水平接地体实测接地电阻，Ω。

单极法几乎都是反映埋设单根接地体附近处的土壤电阻率，不能代表面积较大地域的土壤电阻率，故用单极法测量的土壤电阻率有较大误差。同时，在所测的单根接地体的接地电阻中，包含连接导线与接地体的接触电阻，故在实际工程中很少采用单极法。

2.两极法

两极法的原理如图9-16所示，首先在被测区域插入电流极A和电流B，在电流A和电流B之间施加电流，然后将电流表接入回路中测量电流I，最后将电流极B看作零点位，电压等于电源电压E，电源一般用电池充当。虽然这样就可以得到接地电阻，但是这仅仅是粗略的估计。如果电流极半径为r，且采用标准半球电极，则由半球接地极的接地电阻计算公式可以得到被测区域的电阻率ρ为

图9-16　两极法测电阻率的原理图

但是这只是粗略的估计。现场测量可以采用Shepard土壤电阻仪进行粗略测量。该仪器不但可以在额定电池电压的基准上将电流刻度标定为电阻率刻度，而且通过将电极打入地中或挖掘区土壤的侧壁或底部，可在短时间内对小型土壤区域进行大量测量。该测量仪包括两个铁电极，一个尺寸较大，而相比之下另一个尺寸较小，二者都附在绝缘杆上。在测量时，电池的正极通过一只毫安表连接到较大的电极上，而电池的负极则连接到较小的电极上。该仪器的优点是便于携带。

3.四极法

采用四极法测量土壤电阻率时，其接线如图9-17所示。假设电极的埋深为L，电极间距为a，并在电极C1、C2间施加电流，那么电极C1、C2在电极P1、P2上产生的电压分别为(www.xing528.com)

则电极P1、P2间的电压为

式中　R——实测土壤电阻，Ω；

ρ——土壤电阻率，Ω·m；

U——P1、P2点的实测电压，V。

由式（9-24）可知，当a已知时，测量电极P1、P2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，随着电极的埋深，a也相应增大。一般测得的ρ值是埋深为0.75a处的值。为测得土壤深层次的土壤电阻率，应取不同的a值（如a=10m、20m、30m、40m等）进行几次测量。

除以上方法可测电阻率之外，具有四个端头的接地电阻测量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，可以用直径2cm左右，长0.5～1.0m的圆钢或钢管作电极，由于接地装置的实际散流效应，四根电极间距应该相等且在20m左右，埋深应该小于极间距的0.05倍。同时为使测量结果更准确，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值。

考虑季节变化对电阻率的影响，将上述方法测得的电阻率ρ乘以季节系数φ才是一年中最大的电阻率，即

图9-17　四级法测土壤电阻率的实验接线

式中　φ——季节参数，其值见表9-8，测量时如大地比较干燥，取表9-8中的较小值，比较潮湿时，则取较大值；

ρ——实测土壤电阻率，Ω·m。

表9-8　接地装置的季节系数φ值

用四极法测量时应注意以下事项：

（1）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。

（2）测土壤电阻率不要选择在雨后土壤较湿时进行。

（3）在给已运行的变电所测土壤电阻率时，电流要受到地中水平接地体的影响，故测量时要找土质相同但远离接地网的地方。

（4）为了了解土壤的分层情况，应改变a值进行测量，例如a=10m、20m、30m、40m、50m等。

（5）为了全面了解电阻率水平方向的分布情况，应在被测区域内找多个不同的点（一般4～6个点）进行测量。